CN102144313A - 有机半导体材料和发光元件、发光装置、照明系统和使用这些的电子装置 - Google Patents

有机半导体材料和发光元件、发光装置、照明系统和使用这些的电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种新的有机半导体材料，所述半导体材料具有扭曲的亚联四苯基骨架作为中心单元，同时在亚联四苯基骨架的末端具有具备电子传输性的骨架和具备空穴传输性的骨架。具体地讲，有机半导体材料具有[1，1′:2′，1″:2″，1″′]联四苯-4-4″′-二基，并且[1，1′:2′，1″:2″，1″′]联四苯-4-4″′-二基的1个末端连接到具有电子传输性的骨架，如苯并唑基或

Description

有机半导体材料和发光元件、发光装置、照明系统和使用这些的电子装置
技术领域
本发明涉及有机半导体。本发明还涉及发光元件、发光装置、照明系统和电子装置，其每个中都使用任何的上述材料。
技术背景
与无机化合物比较，有机化合物可呈现多种结构，并且可通过适当的有机化合物分子设计来合成具有不同功能的材料。由于这些优点，应用功能有机材料的电子装置在近年来已引起人们的关注。
例如，举出太阳能电池、发光元件和有机晶体管等作为应用有机化合物作为功能材料的电子装置的实例。那些装置为应用有机化合物的电性质和光学性质的优点的装置。其中，尤其是发光元件已被引人注目地研究。
据信发光元件的发光机制如下：通过在之间插有发光层的一对电极之间施加电压，从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴在发光层中重新组合成分子激子，并且在分子激子驰豫到基态时，释放能量来发光。将单重激发(S*)和三重激发(T*)称为激发态。据认为可通过单重激发或三重激发发光。此外，据认为它们在发光元件中的统计学的产生比率为S*∶T*＝1∶3。
关于单重激发态转化成发光的化合物(以下将此化合物称为“荧光化合物”)，在室温观察不到从三重激发态发光(磷光)，而只观察到从单重激发态发光(荧光)。因此，根据S*∶T*＝1∶3这一关系，假定在使用荧光化合物的发光元件中的内部量子效率(产生的光子与注入的载流子之比)具有25％的理论限制。
另一方面，在使用三重激发态转化成发光的化合物(以下将此化合物称为“磷光化合物”)中，内部量子效率理论上可以为75％至100％。换句话讲，可达到三至四倍于荧光化合物的发射效率。由于这些原因，为了得到高效发光元件，最近已积极地研发使用磷光化合物的发光元件。
在使用以上磷光化合物形成发光元件的发光层时，为了抑制磷光化合物的浓度淬灭或由于三重态-三重态湮没(T-T湮没)的淬灭，通常形成发光层，以使磷光化合物分散于另一种物质的基质中。在以上情况下，作为基质的物质被称为主体材料，而分散于基质的物质，如磷光物质，被称为客体材料。
在用磷光化合物作为客体材料的情况下，需要主体材料具有大的能隙(最高占据分子轨道能级(HOMO能级)和最低空余分子轨道能级(LUMO能级)之间的差)或比磷光化合物更高的三重激发能(基态和三重激发态之间的差)。因此，已研发出具有这些特征的物质。
例如，在非专利文献1中，用具有亚联四苯基骨架的材料作为显示蓝色发光的磷光化合物的主体材料，并且作为空穴传输层。
[非专利文献1]
J.Kido et.al.，Chemistry Letters，Vol.36，No.2，316-317(2007)
发明内容
从非专利文献1中所述的主体材料用于空穴传输层这一事实可知，所述主体材料显示空穴传输性。因此，在用非专利文献1中所述材料作为发光层主体材料的情况下，预料空穴穿透发光层。在非专利文献1中认为，为了防止空穴穿透发光层，在发光层的阴极侧上用t-BuTAZ形成电子传输层，t-BuTAZ为一种空穴阻挡材料。如上所述，由于发光层的主体材料具有空穴传输性，发光区域可接近发光层和电子传输层(空穴阻挡层)之间的界面而存在。
当发光区域局部存在时，发生由于三重态-三重态湮没(T-T湮没)造成的淬灭或激子分散进入邻近发光层的层(空穴传输层、电子传输层或空穴阻挡层)，这导致发光效率降低。
因此，需要主体材料具有双极性质，这种性质使得能够氧化和还原，并对重复氧化和还原循环稳定。然而，在具有电子传输性的骨架和具有空穴传输性的骨架直接结合时，导致带隙减小，这使得难于合成具有高三重激发能的材料。另外，当在具有电子传输性的骨架和具有空穴传输性的骨架之间引入取代基以扩大共轭系统时，出现了例如带隙和三重激发能减小的问题。
鉴于以上问题，本发明的一个实施方案的目的是提供具有双极性质的新材料。
本发明的另一个目的是减小发光元件的驱动电压。另一个目的是提高发光元件的发射效率。
另一个目的是减小发光元件、发光装置和电子装置的功耗。
发明人已发现，具有电子传输性的骨架和具有空穴传输性的骨架通过显示共轭扩展的扭曲的亚联四苯基骨架结合的材料具有大的能隙和电子传输性及空穴传输性(即，双极性质)。
具体地讲，他们已发现，应用[1，1′:2′，1″:2″，1″′]联四苯-4-4″′-二基作为亚联四苯基骨架的由通式(G1)表示的材料具有大的能隙和电子传输性及空穴传输性。
在某些情况下，即使化合物具有具电子传输性的骨架和具空穴传输性的骨架，仍没有双极性质。然而，本发明的一个实施方案的有机半导体材料在中心具有扭曲的亚联四苯基骨架，其中共轭几乎不扩展，因此，认为这种有机半导体材料在具有电子传输性的骨架和具有空穴传输性的骨架之间具有受限的分子内相互作用，这有助于达到双极性质。
因此，本发明的一个实施方案为由通式(G1)表示的有机半导体材料。
Figure BPA00001329801200041
在上式中，EA表示电子接受单元，HA表示空穴接受单元，α1碳和EA可结合形成环，α2碳和HA可结合形成环。
在以上结构中，电子接受单元的电子亲和性和电离电位大于空穴接受单元的电子亲和性和电离电位。应注意到，电子接受单元为具有电子传输性的骨架，空穴接受单元为具有空穴传输性的骨架。
具体地讲，本发明的一个实施方案为由通式(G1)表示的有机半导体材料。
在上式中，EA和HA分别为取代基，α1碳和EA可结合形成环，α2碳和HA可结合形成环。另外，相当于部分结构α的由通式(G2A)表示的化合物具有比相当于部分结构b的由通式(G2B)表示的化合物更大的电子亲和性和电离电位。
在以上结构中，由通式(G2A)表示的化合物的电子亲和性优选大于或等于2.0eV，并且小于或等于4.0eV，由通式(G2B)表示的化合物的电离电位优选大于或等于4.5eV，并且小于或等于6.5eV。具体地讲，在用于发光元件的情况下，由通式(G2A)表示的化合物的电子亲和性优选大于或等于2.0eV，并且小于或等于3.0eV，由通式(G2B)表示的化合物的电离电位优选大于或等于5.0eV，并且小于或等于6.0eV。
在以上结构中，举出含氮6元芳族环基团、1，2-唑基、1，3-唑基、多唑(polyazole)等作为由EA表示的取代基。
在以上结构中，举出富π电子的杂芳族取代基、二芳基氨基等作为由HA表示的取代基。
在由通式(G1)表示的有机半导体材料中，可选择苯并
Figure BPA00001329801200051
唑骨架作为具有电子传输性的骨架(EA)。
因此，本发明的一个实施方案为由通式(BOX1)表示的苯并唑衍生物。
Figure BPA00001329801200053
在上式中，Ar1和Ar2分别独立表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基，R1至R4分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素。Ar1和α碳或Ar1和Ar2可直接结合或通过硫、氧或氮结合。
另外，本发明的一个实施方案为由通式(BOX2)表示的苯并
Figure BPA00001329801200054
唑衍生物。
Figure BPA00001329801200061
在上式中，R1至R4分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素，R11至R20分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。结合到R11的苯环碳原子和α碳或结合到R15的苯环碳原子和结合到R20的苯环碳原子可直接结合。
另外，本发明的一个实施方案为由通式(BOX2)表示的苯并
Figure BPA00001329801200062
唑衍生物。
Figure BPA00001329801200063
在上式中，R1至R4分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素，R11至R20分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。结合到R11的苯环碳原子和α碳或结合到R15的苯环碳原子和结合到R20的苯环碳原子可直接结合形成咔唑骨架。
另外，本发明的一个实施方案为由通式(BOX3)表示的苯并
Figure BPA00001329801200071
唑衍生物。
Figure BPA00001329801200072
在上式中，R11至R20分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。结合到R11的苯环碳原子和α碳或结合到R15的苯环碳原子和结合到R20的苯环碳原子可直接结合形成咔唑骨架。
另外，在由通式(G1)表示的有机半导体材料中，可选择
Figure BPA00001329801200073
二唑骨架作为具有电子传输性的骨架(EA)。
因此，本发明的一个实施方案为由通式(OXD1)表示的
Figure BPA00001329801200074
二唑衍生物。
在上式中，Ar11、Ar12和Ar13分别表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。另外，Ar11和α碳或Ar11和Ar12可直接结合或通过任何的氧、硫或氮结合。
由通式(OXD1)表示的
Figure BPA00001329801200076
二唑衍生物优选为由通式(OXD2)表示的
Figure BPA00001329801200077
二唑衍生物。
Figure BPA00001329801200081
在上式中，R31至R40分别表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的未取代芳基，Ar13表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。另外，结合到R31的苯环碳原子和α碳或结合到R35的苯环碳原子和结合到R40的苯环碳原子可直接结合形成咔唑骨架。
另外，在由通式(OXD2)表示的
Figure BPA00001329801200082
二唑衍生物中，Ar13优选表示任何的经取代或未取代苯基或经取代或未取代萘基，Ar13更优选表示任何的未取代苯基、未取代1-萘基或未取代2-萘基。
由于以上有机半导体材料具有双极性质，因此，可有利地用于发光元件或有机装置，如有机晶体管。
因此，本发明的一个实施方案为使用以上有机半导体材料的发光元件。
具体地讲，由于以上有机半导体材料具有高三重激发能，因此，在与磷光化合物一起用于发光元件的情况下，其具有更显著的效果。
因此，本发明的一个实施方案为一种发光元件，其中在一对电极之间包含以上有机半导体材料，并且在发光层中包含磷光化合物。
另外，以上有机半导体材料具有双极性质，因此，优选用于发光层。
另外，本发明的一个实施方案在种类上也包括具有以上发光元件的发光装置。
应注意到，本说明书中的发光装置在种类上包括图像显示装置、发光装置和光源(包括照明系统)。另外，以下所列均包括在发光装置的种类中：连接器(例如柔性印刷电路(FPC)、带式自动键合(TAB)带或带载封装(TCP))连接到提供有发光元件的面板的模块、在TAB带或TCP末端提供有印刷线路板的模块和IC(集成电路)直接由玻璃上芯片(COG)方法安装到发光元件的模块。
另外，本发明的一个实施方案在种类上也包括以上发光元件用于显示部分的电子装置。因此，本发明的一个实施方案的电子装置具有使用以上发光元件的显示部分。
发明效果
本发明的一个实施方案的有机半导体材料为新的双极材料。
另外，本发明的一个实施方案的苯并
Figure BPA00001329801200091
唑衍生物为新的双极材料。
而且，本发明的一个实施方案的
Figure BPA00001329801200092
二唑衍生物为新的双极材料。
另外，本发明的一个实施方案的应用使减小发光元件的驱动电压成为可能。另外，可提高发光元件的发射效率。
另外，本发明的一个实施方案的应用使减小发光元件、发光装置和电子装置的功耗成为可能。
附图简述
在附图中：
图1显示本发明的一个实施方案的发光元件；
图2显示本发明的一个实施方案的发光元件；
图3显示本发明的一个实施方案的发光元件；
图4A和4B显示本发明的一个实施方案的发光装置；
图5A和5B显示本发明的一个实施方案的发光装置；
图6A至6E分别显示本发明的实施方案的电子装置；
图7显示本发明的一个实施方案的电子装置；
图8显示本发明的一个实施方案的电子装置；
图9显示本发明的一个实施方案的电子装置；
图10显示本发明的一个实施方案的照明装置；
图11显示本发明的一个实施方案的照明装置；
图12A至12C显示本发明的一个实施方案的电子装置；
图13显示2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801200101
二唑的CV测量结果；
图14显示2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801200102
二唑的CV测量结果；
图15显示2-苯基苯并唑的CV测量结果；
图16显示2-苯基苯并唑的CV测量结果；
图17显示9-苯基-9H-咔唑的CV测量结果；
图18显示9-苯基-9H-咔唑的CV测量结果；
图19显示三苯基胺的CV测量结果；
图20显示三苯基胺的CV测量结果；
图21显示Z-CzPO11的CV测量结果；
图22显示Z-CzPO11的CV测量结果；
图23A和23B分别显示Z-CzPO11的吸收光谱和发射光谱；
图24显示Z-DPhAO11的CV测量结果；
图25显示Z-DPhAO11的CV测量结果；
图26A和26B分别显示Z-DPhAO11的吸收光谱和发射光谱；
图27显示Z-CzPBOx的CV测量结果；
图28显示Z-CzPBOx的CV测量结果；
图29A和29B分别显示Z-CzPBOx的吸收光谱和发射光谱；
图30显示Z-DPhABOx的CV测量结果；
图31显示Z-DPhABOx的CV测量结果；
图32A和32B分别显示Z-DPhABOx的吸收光谱和发射光谱；
图33显示实施例中的发光元件；
图34显示在实施例3中制造的发光元件的电流密度-亮度特性；
图35显示在实施例3中制造的发光元件的电压-亮度特性；
图36显示在实施例3中制造的发光元件的亮度-电流效率特性；
图37显示在实施例3中制造的发光元件的发射光谱；
图38显示在实施例4中制造的发光元件的电流密度-亮度特性；
图39显示在实施例4中制造的发光元件的电压-亮度特性；
图40显示在实施例4中制造的发光元件的亮度-电流效率特性；
图41显示在实施例4中制造的发光元件的发射光谱；
图42显示在实施例5中制造的发光元件的电流密度-亮度特性；
图43显示在实施例5中制造的发光元件的电压-亮度特性；
图44显示在实施例5中制造的发光元件的亮度-电流效率特性；
图45显示在实施例5中制造的发光元件的发射光谱；
图46显示在实施例6中制造的发光元件的电流密度-亮度特性；
图47显示在实施例6中制造的发光元件的电压-亮度特性；
图48显示在实施例6中制造的发光元件的亮度-电流效率特性；
图49显示在实施例6中制造的发光元件的发射光谱；
图50A和50B显示Z-CzPO11的1H NMR图；
图51A和51B显示Z-DPhPA11的1H NMR图；
图52A和52B显示Z-CzPBOx的1H NMR图；并且
图53A和53B显示Z-DPhABOx的1H NMR图。
发明实施最佳方式
以下参考附图描述本发明的实施方式和实施例。应注意到，本领域的技术人员很容易了解，本发明可以很多不同方式实施，并且可在不脱离本发明的精神和范围下以不同方式对本文公开的方式和细节作出修改。因此，不应将本发明解释为限于以下实施方案和实施例的说明。
[实施方案1]
在实施方案1中描述本发明的一个实施方案的有机半导体材料。
实施方案1的有机半导体材料具有Z亚联四苯基骨架([1，1′:2′，1″:2″，1″′]联四苯-4-4″′-二基)。电子接受单元结合到Z亚联四苯基骨架的末端苯环的对位，而空穴接受单元结合到另一末端苯环的对位。
具体地讲，实施方案1的有机半导体材料为由通式(G1)表示的有机半导体材料。
Figure BPA00001329801200121
在上式中，EA表示电子接受单元，HA表示空穴接受单元，α1碳和EA可结合形成环，α2碳和HA可结合形成环。
具有此结构的有机半导体材料在其分子中具有电子接受单元和空穴接受单元，因此为可传输电子和空穴两者的双极材料。
在某些情况下，即使化合物在其分子中具有含有电子接受单元和空穴接受单元的骨架，仍没有双极性质。然而，实施方案1的有机半导体材料在中心具有两个邻位连接的苯环，因此，认为所述有机半导体材料在电子接受单元和空穴接受单元之间具有受限的分子内相互作用，这有助于达到双极性质。
具体地讲，在以下所示通式(G1)中，苯环2和苯环3在其邻位结合。据认为，在邻位结合的这两个苯环限制结合到末端苯环的取代基之间的相互作用。因此，可得到具有双极性质的有机半导体材料。
另外，据认为，由以下通式(G1)表示的有机半导体材料具有由于两个邻位连接的苯环而形成的扭曲结构，这抑制共轭扩展。因此，有机半导体材料可具有大的能隙，同时具有高分子量。因此，有机半导体材料可有利地作为主体材料用于发光元件的发光层。另外，有机半导体材料具有高三重激发能，因此，可有利地与磷光化合物一起用于发光元件。
应注意到，邻位连接的苯环数增加使合成方法复杂化，这导致产率降低。另外，苯环数增加也增加电子接受单元和空穴接受单元之间的距离。另外，由于苯环数增加也增加接受载流子的单元以外的部分的比例，载流子的跳跃距离增加，这导致载流子传输性降低。因此，鉴于这些问题，本发明的一个实施方案提供具有最佳结构的双极半导体材料。
应注意到，电子接受单元具有高于空穴接受单元的电子亲和性和电离电位。
实际上，评价取代基本身的电子亲和性和电离电位很难。因此，在本说明书中，电子接受单元的电子亲和性和电离电位用通式(G2A)表示的化合物评价，所述化合物相当于由通式(G1)表示的有机半导体材料的部分结构α。另外，空穴接受单元的电子亲和性和电离电位用通式(G2B)表示的化合物评价，所述化合物相当于由通式(G1)表示的有机半导体材料的部分结构b。
Figure BPA00001329801200141
换句话讲，实施方案1的有机半导体材料由通式(G1)表示，并且相当于通式(G1)的部分结构α的通式(G2A)表示的化合物具有比相当于通式(G1)的部分结构b的通式(G2B)表示的化合物更高的电子亲和性和电离电位。
另外，实施方案1的有机半导体材料在中心具有邻位连接的苯环，并在电子接受单元和空穴接受单元之间具有受限的分子内相互作用。因此，由通式(G1)表示的有机半导体材料的电子亲和性和由通式(G2A)表示的化合物的电子亲和性几乎相同。因此，由通式(G2A)表示的化合物的电子亲和性优选大于或等于2.0eV，并且小于或等于4.0eV。具体地讲，在由通式(G1)表示的有机半导体材料用于发光元件的情况下，鉴于用于发光元件的一般有机材料的电子亲和性，由通式(G2A)表示的化合物的电子亲和性更优选大于或等于2.0eV，并且小于或等于3.0eV。
类似地，由通式(G1)表示的有机半导体材料的电离电位几乎与由通式(G2B)表示的化合物的电离电位相同。因此，由通式(G2B)表示的化合物的电离电位优选大于或等于4.5eV，并且小于或等于6.5eV。具体地讲，在由通式(G1)表示的有机半导体材料用于发光元件的情况下，鉴于用于发光元件的一般有机材料的电离电位，由通式(G2B)表示的化合物的电离电位更优选大于或等于5.0eV，并且小于或等于6.0eV。
以上结构使获得具有大带隙的有机半导体材料成为可能。
缺π电子的杂芳族取代基优选作为电子接受单元EA，因此电子接受单元EA具有高电子亲和性。作为缺π电子的杂芳族取代基，可举出以下：含氮6元芳族环基团(应注意到，含氮6元芳族环包括稠合芳族烃和含氮6元稠合芳族环)、1，2-唑基(应注意到，1，2-唑包括稠合芳族烃和含氮6元稠合芳族环)、1，3-唑基(应注意到，1，3-唑包括稠合芳族烃和含氮6元稠合芳族环)、多唑基(应注意到，多唑包括稠合芳族烃和含氮6元稠合芳族环)等。具体地讲，含氮6元芳族环基、1，3-唑基和多唑基是优选的，因为它们对重复还原-氧化过程稳定，显示高电子传输性，并且具有相对较高的电子亲和性。
例如，作为含氮6元芳族环，可举出以下：经取代或未取代的吡啶基、经取代或未取代的吡嗪基、经取代或未取代的嘧啶基、经取代或未取代的哒嗪基、经取代或未取代的1，2，4-三嗪基、经取代或未取代的1，3，5-三嗪基、经取代或未取代的喹啉基、经取代或未取代的异喹啉基、经取代或未取代的1，5-萘啶基、经取代或未取代的1，6-萘啶基、经取代或未取代的1，7-萘啶基、经取代或未取代的1，8-萘啶基、经取代或未取代的2，6-萘啶基、经取代或未取代的2，7-萘啶基、经取代或未取代的喹喔啉基、经取代或未取代的喹唑啉基、经取代或未取代的酞嗪基、经取代或未取代的噌啉基、经取代或未取代的菲啶基、经取代或未取代的1，10-菲咯啉基等。
另外，例如，作为1，2-唑基，可举出以下：经取代或未取代的吡唑基、经取代或未取代的异
Figure BPA00001329801200151
唑基、经取代或未取代的异噻唑基、经取代或未取代的吲唑基、经取代或未取代的1，2-苯并异
Figure BPA00001329801200152
唑基、经取代或未取代的1，2-苯并异噻唑基、经取代或未取代的2，1-苯并异
Figure BPA00001329801200153
唑基、经取代或未取代的2，1-苯并异噻唑基等。
另外，例如，作为1，3-唑基，可举出以下：经取代或未取代的咪唑基、经取代或未取代的唑基、经取代或未取代的噻唑基、经取代或未取代的1H-苯并咪唑基、经取代或未取代的苯并
Figure BPA00001329801200161
唑基、经取代或未取代的苯并噻唑基、咪唑并[1，2-a]并吡啶基等。
另外，例如，作为多唑基，可举出以下：经取代或未取代的1H-1，2，3-三唑基、经取代或未取代的1，2，5-
Figure BPA00001329801200162
二唑基、经取代或未取代的1，2，5-噻二唑基、经取代或未取代的1H-1，2，4-三唑基、经取代或未取代的4H-1，2，4-三唑基、经取代或未取代的1，2，4-二唑基、经取代或未取代的1，2，4-噻二唑基、经取代或未取代的1，3，4-
Figure BPA00001329801200164
二唑基、经取代或未取代的1，3，4-噻二唑基、经取代或未取代的1H-苯并三唑基、经取代或未取代的2H-苯并三唑基、经取代或未取代的2，1，3-苯并
Figure BPA00001329801200165
二唑基、经取代或未取代的2，1，3-苯并噻二唑基等。
应注意到，在以上含氮6元芳族环基团、1，2-唑基、1，3-唑基和多唑基分别具有另一个取代基的情况下，可举出以下作为取代基：芳基，如苯基、甲苯基或萘基；杂芳基，如吡啶基、喹啉基或异喹啉基；烷基，如甲基、乙基、异丙基、叔丁基等。
适当选择以上电子接受单元EA，由此可形成a表示的部分结构。
在应用含氮6元芳族环基团(应注意到，含氮6元芳族环包括稠合芳族烃和含氮6元稠合芳族环)作为电子接受单元EA的情况下，以下可作为部分结构α的具体实例：4-(2-吡啶基)苯基、4-(5-甲基-2-吡啶基)苯基、4-(6-甲基-2-吡啶基)苯基、4-(3-苯基-2-吡啶基)苯基、4-(6-苯基-2-吡啶基)苯基、4-(3-吡啶基)苯基、4-(6-甲基-3-吡啶基)苯基、4-(2，2′:6′，2″-三联吡啶-4′-基)苯基、4-(3-苯基吡嗪-2-基)苯基、4-(3，5，6-三苯基吡嗪-2-基)苯基、4-(嘧啶-4-基)苯基、4-(6-甲基嘧啶-4-基)苯基、4-(6-苯基嘧啶-4-基)苯基、4-(嘧啶-5-基)苯基、4-(2，4，6-三苯基嘧啶-5-基)苯基、4-(6-苯基哒嗪-3-基)苯基、4-(3-甲基-1，2，4-三嗪-6-基)苯基、4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基、4-(3-喹啉基)苯基、4-(8-喹啉基)苯基、4-(2，4-二甲基-8-喹啉基)苯基、4-(4-异喹啉基)苯基、4-(1，5-萘啶-3-基)苯基、4-(1，6-萘啶-4-基)苯基、4-(5，7-二甲基-1，6-萘啶-4-基)苯基、4-(5-甲基-1，6-萘啶-2-基)苯基、4-(1，7-萘啶-8-基)苯基、4-(1，8-萘啶-2-基)苯基、4-(3-甲基-1，8-萘啶-2-基)苯基、4-(1，8-萘啶-3-基)苯基、4-(2-甲基-1，8-萘啶-3-基)苯基、4-(1，8-萘啶-4-基)苯基、4-(2，6-萘啶-1-基)苯基、4-(2，7-萘啶-3-基)苯基、4-(喹喔啉-2-基)苯基、4-(3-甲基喹喔啉-2-基)苯基、4-(3-异丙基喹喔啉-2-基)苯基、4-(3-苯基喹喔啉-2-基)苯基、4-(喹唑啉-4-基)苯基、4-(酞嗪-1-基)苯基、4-(3-苯基噌啉-4-基)苯基、4-(菲啶-6-基)苯基、4-(1，10-菲咯啉-2-基)苯基、4-(1，10-菲咯啉-3-基)苯基等。
另外，在应用1，2-唑基(应注意到，1，2-唑包括稠合芳族烃和含氮6元稠合芳族环)作为电子接受单元EA的情况下，以下可作为部分结构α的具体实例：4-(3，5-二苯基-1H-吡唑-1-基)苯基、4-(1，5-二苯基-1H-吡唑-3-基)苯基、4-(5-苯基异唑-3-基)苯基、4-(5-苯基异噻唑-3-基)苯基、4-(3-甲基-1，2-苯并异唑-5-基)苯基、4-(3-甲基-1，2-苯并异噻唑-5-基)苯基、4-(2，1-苯并异
Figure BPA00001329801200173
唑-3-基)苯基、4-(2，1-苯并异噻唑-3-基)苯基等。
另外，在应用1，3-唑基(应注意到，1，3-唑包括稠合芳族烃和含氮6元稠合芳族环)作为电子接受单元EA的情况下，以下可作为部分结构α的具体实例：4-(2，4-二苯基-1H-咪唑-1-基)苯基、4-(2-苯基
Figure BPA00001329801200174
唑-4-基)苯基、4-(2-苯基噻唑-4-基)苯基、4-(1-甲基-1H-苯并咪唑-2-基)苯基、4-(1-乙基-1H-苯并咪唑-2-基)苯基、4-(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯基、4-(2-苯基-1H-苯并咪唑-1-基)苯基、4-(苯并唑-2-基)苯基、4-(5-苯基苯并
Figure BPA00001329801200176
唑-2-基)苯基、4-[5-(对甲苯基)苯并
Figure BPA00001329801200177
唑-2-基]苯基、4-(苯并噻唑-2-基)苯基、4-(5-苯基苯并噻唑-2-基)苯基、4-[5-(对甲苯基)苯并噻唑-2-基]苯基、4-(咪唑并[1，2-a]吡啶-2-基)苯基、4-(5-苯基咪唑并[1，2-a]吡啶-2-基)苯基等。
另外，在应用多唑基(应注意到，多唑包括稠合芳族烃和含氮6元稠合芳族环)作为电子接受单元EA的情况下，以下可作为部分结构α的具体实例：4-(1-苯基-1H-1，2，3-三唑-4-基)苯基、4-(4-苯基-1，2，5-
Figure BPA00001329801200181
二唑-3-基)苯基、4-(4-苯基-1，2，5-噻二唑-3-基)苯基、4-(5-甲基-1-苯基-1H-1，2，4-三唑-3-基)苯基、4-(4，5-二苯基-4H-1，2，4-三唑-3-基)苯基、4-[4-(4-仲丁基苯基)-5-苯基-4H-1，2，4-三唑-3-基]苯基、4-(3，5-二苯基-4H-1，2，4-三唑-4-基)苯基、4-[4-苯基-5-(2-吡啶基)-4H-1，2，4-三唑-3-基]苯基、4-[5-(2-吡啶基)-4-(4-吡啶基)-4H-1，2，4-三唑-3-基]苯基、4-[5-苯基-4-(8-喹啉基)-4H-1，2，4-三唑-3-基]苯基、4-(3-苯基-1，2，4-
Figure BPA00001329801200182
二唑-5-基)苯基、4-(3-苯基-1，2，4-噻二唑-5-基)苯基、4-(5-苯基-1，3，4-二唑-2-基)苯基、4-[5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-
Figure BPA00001329801200184
二唑-2-基]苯基、4-[5-(2-萘基)-1，3，4-
Figure BPA00001329801200185
二唑-2-基]苯基、4-{5-[4-(1-萘基)苯基]-1，3，4-
Figure BPA00001329801200186
二唑-2-基}苯基、4-{5-[4-(2-萘基)苯基]-1，3，4-
Figure BPA00001329801200187
二唑-2-基}苯基、4-(5-苯基-1，3，4-噻二唑-2-基)苯基、4-[5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噻二唑-2-基]苯基、4-[5-(2-萘基)-1，3，4-噻二唑-2-基]苯基、4-{5-[4-(1-萘基)苯基]-1，3，4-噻二唑-2-基}苯基、4-{5-[4-(2-萘基)苯基]-1，3，4-噻二唑-2-基}苯基等。
应注意到，在部分结构α中，电子接受单元EA可结合到α1碳，从而形成环。以下描述那种情况的具体实例。如下所示，在选择3-苯基吡嗪-2-基作为电子接受单元EA时，部分结构α成为4-(3-苯基吡嗪-2-基)苯基(结构式(11))。在此4-(3-苯基吡嗪-2-基)苯基(结构式(11))中，在电子接受单元EA和α1碳结合时，部分结构α成为二苯并[f，h]喹喔啉-7-基(结构式(12))。因此，实施方案1的部分结构α包括二苯并[f，h]喹喔啉-7-基。这只是一个实例，相同修改可应用于选择其他电子接受单元EA的情况。
Figure BPA00001329801200188
4-(3-苯基吡嗪-2-基)苯基    二苯并[f，h]喹喔啉-7-基
富π电子的杂芳族取代基或二芳基氨基优选作为空穴接受单元，以使空穴接受具有小的电离电位。应注意到，对于二芳基氨基，芳基可直接结合形成咔唑环，或者它们可通过氮、氧或硫结合形成环。具体地讲，二芳基氨基(包括芳基直接结合形成咔唑环或者通过氮、氧或硫结合形成环的情况)是优选的，因为它对重复氧化-还原循环稳定，显示高空穴传输性，并且具有相对较低的电离电位。
作为富π电子的杂芳族取代基，举出单杂5元芳族环基团(应注意到，单杂5元芳族环包括稠合芳族烃和含氮6元稠合芳族环)。具体地讲，可给出以下：经取代或未取代的吡咯基、经取代或未取代的呋喃基、经取代或未取代的噻吩基、经取代或未取代的吲哚基、经取代或未取代的苯并呋喃基、经取代或未取代的苯并噻吩基、经取代或未取代的异吲哚基、经取代或未取代的异苯并呋喃基、经取代或未取代的异苯并噻吩基等。
另外，以下可作为二芳基氨基：经取代或未取代的二苯基氨基、经取代或未取代的N-(1-萘基)-N-苯基氨基、经取代或未取代的N-(2-萘基)-N-苯基氨基等。另外，对于二芳基氨基，芳基可直接结合形成咔唑环，或者它们可通过氮、氧或硫结合形成环。在那种情况下，空穴接受单元为经取代或未取代的9H-咔唑-9-基、经取代或未取代的10H-吩
Figure BPA00001329801200191
嗪-10-基、经取代或未取代的10H-吩噻嗪-10-基、经取代或未取代的5，10-二氢吩嗪-5-基。
应注意到，在以上单杂5元芳族环基团和二芳基氨基分别具有另一个取代基的情况下，可举出以下作为取代基：芳基，如苯基、甲苯基或萘基；杂芳基，如吡啶基、喹啉基或异喹啉基；烷基，如甲基、乙基、异丙基、叔丁基等。
适当选择以上空穴接受单元，由此可形成b表示的部分结构。
在应用单杂5元芳族环基团(应注意到，单杂5元芳族环包括稠合芳族烃和含氮6元稠合芳族环)作为空穴接受单元HA的情况下，可举出以下作为部分结构b的具体实例：4-(1-甲基-5-苯基-1H-吡咯-2-基)苯基、4-(1，5-二苯基-1H-吡咯-2-基)苯基、4-(2，5-二苯基-1H-吡咯-1-基)苯基、4-(5-苯基-2-呋喃基)苯基、4-(5-苯基-2-噻吩基)苯基、4-(1H-吲哚-1-基)苯基、4-(2-甲基-1H-吲哚-1-基)苯基、4-(2-苯基-1H-吲哚-1-基)苯基、4-(1-苯基-1H-吲哚-2-基)苯基、4-(2-苯并呋喃基)苯基、4-(2-苯并噻吩基)苯基、4-(2，3-二苯基异吲哚-1-基)苯基、4-(3-苯基异呋喃基)苯基、4-(3-苯基异噻吩基)苯基等。
在应用二芳基氨基(包括芳基直接结合形成咔唑环的情况或芳基通过氮、氧或硫结合的情况)作为空穴接受单元HA的情况下，可举出以下作为部分结构b的具体实例：4-(二苯基氨基)苯基、4-[N-(联苯-4-基)-N-苯基氨基]苯基、4-{N-[4-(1-萘基)苯基]-N-苯基氨基}苯基、4-{N-[4-(2-萘基)苯基]-N-苯基氨基}苯基、4-{N，N-双[4-(1-萘基)苯基]氨基}苯基、4-[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]苯基、4-(9H-咔唑-9-基)苯基、4-(3-苯基-9H-咔唑-9-基)苯基、4-[3-(1-萘基)-9H-咔唑-9-基]苯基、4-[3-(2-萘基)-9H-咔唑-9-基]苯基、4-(10-苯基-5，10-二氢吩嗪-5-基)苯基、4-(10H-吩
Figure BPA00001329801200201
嗪-10-基)苯基、4-(10H-吩噻嗪-10-基)苯基等。
应注意到，在部分结构b中，空穴接受单元HA可结合到α2碳，从而形成环。以下描述那种情况的具体实例。如下所示，在选择二苯基氨基作为空穴接受单元HA时，部分结构b成为4-(二苯基氨基)苯基(结构式(21))。在此4-(二苯基氨基)苯基(结构式(21))中，在空穴接受单元HA和α2碳结合时，部分结构b成为9-苯基-9H-咔唑-3-基(结构式(22))。因此，实施方案1的部分结构b包括9-苯基-9H-咔唑-3-基。这只是一个实例，相同修改可应用于选择其他空穴接受单元HA的情况。
实施方案1的有机半导体材料具有电子传输性和空穴传输性双极性质。因此，在有机半导体材料应用于发光元件的情况下，可减小驱动电压。在有机半导体材料尤其应用于发光层的情况下，可得到显著效果。
另外，在使用实施方案1的有机半导体材料作为发光层的主体材料的情况下，可抑制发光区域的定域，也可抑制具有高发光性质的物质的浓度淬灭或由于三重态-三重态湮没(T-T湮没)的淬灭。因此，可达到高发射效率。
另外，由于实施方案1的有机半导体材料在中心具有两个邻位连接的苯环，因此，具有空间庞大结构(sterically bulky structure)。空间庞大结构使有机半导体材料在形成为膜的情况下难以结晶。因此，实施方案1的有机半导体材料容易在薄膜态保持非晶态，因此应用于发光元件。
另外，实施方案1的有机半导体材料具有高三重激发能。因此，有机半导体材料可与磷光化合物一起用于发光元件。尤其在有机半导体材料与显示短波长发光的磷光化合物一起使用的情况下，可得到显著效果。
另外，实施方案1的有机半导体材料具有大的能隙(最高占据分子轨道能级(HOMO能级)和最低空余分子轨道能级(LUMO能级)之间的差)。因此，有机半导体材料可与荧光化合物一起用于发光元件。尤其在有机半导体材料与显示短波长发光的荧光化合物一起使用的情况下，可得到显著效果。
另外，在实施方案1的有机半导体材料中，电子接受单元和空穴接受单元与扭曲亚联四苯基骨架结合，所述扭曲亚联四苯基骨架的共轭几乎不在其间扩展，因此，可增加分子量而不降低三重激发能，同时可构成空间庞大的分子骨架。另外，这种有机半导体材料可具有大的带隙。此材料用于发光元件，由此可使薄膜品质稳定。
[实施方案2]
在实施方案2中，作为实施方案1中所述本发明的实施方案的有机半导体材料的实例，描述具有通式(G1)表示的结构的苯并
Figure BPA00001329801200221
唑衍生物。
实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200222
唑衍生物包括一种由通式(BOX1)表示的苯并
Figure BPA00001329801200223
唑衍生物。
Figure BPA00001329801200224
在上式中，Ar1和Ar2分别独立表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基，R1至R4分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素。Ar1和α碳或Ar1和Ar2可直接结合或通过硫、氧或氮结合。
实施方案2的苯并唑衍生物包括一种由通式(BOX2)表示的苯并唑衍生物。
Figure BPA00001329801200231
在上式中，R1至R4分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素，R11至R20分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。结合到R11的苯环碳原子和α碳或结合到R15的苯环碳原子和结合到R20的苯环碳原子可直接结合。
实施方案2的苯并唑衍生物包括一种由通式(BOX2)表示的苯并
Figure BPA00001329801200233
唑衍生物。
Figure BPA00001329801200234
在上式中，R1至R4分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素，R11至R20分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。结合到R11的苯环碳原子和α碳或结合到R15的苯环碳原子和结合到R20的苯环碳原子可直接结合形成咔唑骨架。
实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200241
唑衍生物包括一种由通式(BOX3)表示的苯并
Figure BPA00001329801200242
唑衍生物。
Figure BPA00001329801200243
在上式中，R11至R20分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。结合到R11的苯环碳原子和α碳或结合到R15的苯环碳原子和结合到R20的苯环碳原子可直接结合形成咔唑骨架。
应注意到，在本说明书中所述的芳基或亚芳基的碳原子数表示形成主骨架环的碳原子数，不包括结合到主骨架的取代基的碳原子数。具有1至4个碳原子的烷基、具有6至13个碳原子的芳基或具有1个碳原子的卤代烷基可作为结合到芳基或亚芳基的取代基。具体地讲，可举出甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、萘基、芴基、三氟甲基等。另外，在芳基或亚芳基中包括的取代基的数目可以为单数或复数。在芳基或亚芳基具有两个取代基的情况下，取代基可相互结合形成环。例如，在芳基为芴基时，在9-位的碳可具有两个苯基，并且这两个苯基可相互结合形成螺环结构。
在通式(BOX1)至(BOX3)中，具有6至13个碳原子的芳基可具有取代基，并且在芳基具有多个取代基的情况下，取代基可结合形成环。另外，在一个碳原子也具有两个取代基的情况下，取代基可结合形成螺环。例如，举出由结构式(11-1)至(11-22)表示的取代基作为由Ar1和Ar2表示的基团的具体实例。
Figure BPA00001329801200251
例如，举出由结构式(13-1)至(13-16)表示的取代基作为由R1至R4和R11至R20表示的基团的具体实例。
例如，由结构式(14-1)至(14-18)表示的取代基作为由R11至R20表示的基团的具体实例。
另外，在由通式(BOX1)至(BOX3)表示的苯并
Figure BPA00001329801200272
唑衍生物中，就容易合成和纯化而言，Ar1和Ar2优选为苯基。
可举出由结构式(101)至(194)、结构式(201)至(294)和结构式(301)至(383)表示的苯并
Figure BPA00001329801200273
唑衍生物可作为通式(BOX1)至(BOX3)表示的苯并
Figure BPA00001329801200274
唑衍生物的具体实例。然而，本发明不限于这些实例。
Figure BPA00001329801200281
Figure BPA00001329801200291
Figure BPA00001329801200301
Figure BPA00001329801200311
Figure BPA00001329801200321
Figure BPA00001329801200341
Figure BPA00001329801200351
Figure BPA00001329801200361
Figure BPA00001329801200371
Figure BPA00001329801200381
Figure BPA00001329801200391
Figure BPA00001329801200401
Figure BPA00001329801200411
Figure BPA00001329801200441
Figure BPA00001329801200451
Figure BPA00001329801200461
Figure BPA00001329801200471
Figure BPA00001329801200481
Figure BPA00001329801200501
Figure BPA00001329801200521
Figure BPA00001329801200531
Figure BPA00001329801200551
Figure BPA00001329801200561
Figure BPA00001329801200571
Figure BPA00001329801200581
Figure BPA00001329801200591
可应用多种反应作为实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200601
唑衍生物的合成方法。例如，可通过合成方案(1)、(1-2)、(2)、(3)和(4)所示的任何合成反应合成苯并
Figure BPA00001329801200602
唑衍生物。
Figure BPA00001329801200603
<卤代苯并唑化合物(化合物A)的合成>
卤代苯并
Figure BPA00001329801200605
唑化合物(化合物A)可如合成方案(1)合成。换句话讲，可使用钯催化剂，以卤代苯并
Figure BPA00001329801200606
唑化合物(化合物A1)和芳基硼酸或其衍生物通过Suzuki-Miyaura偶联反应偶联的方式得到卤代苯并唑化合物(化合物A)。
在合成方案(1)中，X1和X2表示卤素或三氟甲磺酸基，作为卤素，举出碘、溴和氯，并且X1和X2可表示相同的元素或不同的元素。另外，R1至R4表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素。R90和R91表示氢原子或具有1至6个碳原子的烷基，并且在R90和R91分别为烷基时，可相互结合形成环。可在合成方案(1)中使用的钯催化剂可以为但不限于乙酸钯(II)、四(三苯基膦)合钯(0)等。可在合成方案(1)中使用的钯催化剂的配位体可以为但不限于三(邻甲苯基)膦、三苯基膦、三环己基膦等。
可在合成方案(1)中使用的碱的实例包括但不限于有机碱(如叔丁醇钠)和无机碱(如碳酸钾)。作为可在合成方案(1)中使用的溶剂，可使用甲苯和水的混合溶剂，甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，二甲苯和水的混合溶剂，二甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，苯和水的混合溶剂，苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，醚(如乙二醇二甲醚)和水的混合溶剂等。甲苯和水的混合溶剂或甲苯、乙醇和水的混合溶剂更优选。
除了合成方案(1)外，也可举出例如合成方案(1-2)的合成方法作为卤代苯并
Figure BPA00001329801200611
唑化合物(化合物A)的合成方法。
Figure BPA00001329801200612
<卤代苯并
Figure BPA00001329801200613
唑化合物(化合物B)的合成>
卤代苯并
Figure BPA00001329801200614
唑化合物(化合物B)可如合成方案(1-2)合成。换句话讲，可使用钯催化剂，以卤代苯并
Figure BPA00001329801200615
唑化合物的硼酸或其衍生物(化合物a1)和二卤代苯(化合物a2)通过Suzuki-Miyaura偶联反应偶联的方式得到卤代苯并
Figure BPA00001329801200616
唑化合物(化合物B)。
在合成方案(1-2)中，X1和X2表示卤素或三氟甲磺酸基，作为卤素举出碘、溴和氯，并且X1和X2可表示相同的元素或不同的元素。另外，R1至R4表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素。R92和R93表示氢原子或具有1至6个碳原子的烷基，并且在R92和R93分别为烷基时，可相互结合形成环。可在合成方案(1-2)中使用的钯催化剂可以为但不限于乙酸钯(II)、四(三苯基膦)合钯(0)等。可在合成方案(1-2)中使用的钯催化剂的配位体可以为但不限于三(邻甲苯基)膦、三苯基膦、三环己基膦等。
可在合成方案(1-2)中使用的碱的实例包括但不限于有机碱(如叔丁醇钠)和无机碱(如碳酸钾)。在合成方案(1-2)中，作为可使用的溶剂，可使用甲苯和水的混合溶剂，甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，二甲苯和水的混合溶剂，二甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，苯和水的混合溶剂，苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，醚(如乙二醇二甲醚)和水的混合溶剂等。甲苯和水的混合溶剂或甲苯、乙醇和水的混合溶剂更优选。
<卤代芳基胺化合物(化合物B)的合成>
卤代芳基胺化合物(化合物B)可如合成方案(2)合成。换句话讲，可使用钯催化剂，以芳基叔胺化合物的硼酸或其衍生物(化合物B1)和二卤代芳基(化合物B2)通过Suzuki-Miyaura偶联反应偶联的方式得到卤代芳基胺化合物(化合物B)。在合成方案(2)中，X1和X2表示卤素或三氟甲磺酸基，作为卤素可举出碘、溴和氯，并且X1和X2可表示相同的元素或不同的元素。另外，Ar1和Ar2分别独立表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。R94和R95表示氢原子或具有1至6个碳原子的烷基，并且在R94和R95分别为烷基时，可相互结合形成环。
可在合成方案(1)中使用的钯催化剂可以为但不限于乙酸钯(II)、四(三苯基膦)合钯(0)等。可在合成方案(2)中使用的钯催化剂的配位体可以为但不限于三(邻甲苯基)膦、三苯基膦、三环己基膦等。可在合成方案(2)中使用的碱的实例包括但不限于有机碱(如叔丁醇钠)和无机碱(如碳酸钾)。在合成方案(2)中，作为可使用的溶剂，可使用甲苯和水的混合溶剂，甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，二甲苯和水的混合溶剂，二甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，苯和水的混合溶剂，苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，醚(如乙二醇二甲醚)和水的混合溶剂等。甲苯和水的混合溶剂或甲苯、乙醇和水的混合溶剂更优选。
Figure BPA00001329801200631
<芳基叔胺硼酸或其衍生物(化合物C)的合成>
芳基叔胺硼酸或其衍生物(化合物C)可如合成方案(3)合成。换句话讲，可使用烷基锂试剂和硼酸酯，以将叔胺化合物(化合物B)转化成硼酸的方式得到叔胺硼酸(化合物C)。
R100表示具有1至6个碳原子的烷基。R96表示具有1至6个碳原子的烷基。可用正丁基锂、甲基锂等作为烷基锂试剂。可用硼酸三甲酯、硼酸异丙酯等作为硼酸酯。化合物C的硼酸部分可由乙二醇或频哪醇保护。
Figure BPA00001329801200632
苯并
Figure BPA00001329801200633
唑化合物(化合物D)可如合成方案(4)合成。换句话讲，可使用钯催化剂，以将卤代苯并
Figure BPA00001329801200634
唑化合物(化合物A)和叔胺的硼酸(化合物C)通过Suzuki-Miyaura偶联反应偶联的方式得到芳基叔胺化合物(化合物D)。在合成方案(4)中，X2表示卤素或三氟甲磺酸基，作为卤素可举出碘、溴和氯。另外，Ar1和Ar2分别独立表示任何的具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基，R1至R4分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素。
在合成方案(4)中，可用由乙二醇或频哪醇保护化合物的硼酸部分得到的有机硼化合物代替化合物C。
可在合成方案(4)中使用的钯催化剂可以为但不限于乙酸钯(II)、四(三苯基膦)合钯(0)等。可在合成方案(2)中使用的钯催化剂的配位体可以为但不限于三(邻甲苯基)膦、三苯基膦、三环己基膦等。可在合成方案(4)中使用的碱的实例包括但不限于有机碱(如叔丁醇钠)和无机碱(如碳酸钾)。在合成方案(4)中，作为可使用的溶剂，可使用甲苯和水的混合溶剂，甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，二甲苯和水的混合溶剂，二甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，苯和水的混合溶剂，苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，醚(如乙二醇二甲醚)和水的混合溶剂等。甲苯和水的混合溶剂或甲苯、乙醇和水的混合溶剂更优选。
按以上方式，可合成实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200641
唑衍生物。
由于实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200642
唑衍生物具有很大的带隙，因此，可得到具有有利的色纯度的光发射。另外，实施方案2的苯并唑衍生物为具有空穴传输性和电子传输性的双极材料，并具有大的带隙。
另外，关于实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200644
唑衍生物，具有电子传输性的苯并
Figure BPA00001329801200645
唑骨架和具有空穴传输性的骨架用扭曲亚联四苯基骨架结合，所述扭曲亚联四苯基骨架的共轭几乎不在其间扩展，由此，可增加分子量并保持高三重激发能。因此，苯并
Figure BPA00001329801200646
唑衍生物可具有高电化学和热稳定性。因此，使用实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200647
唑衍生物使提高发光元件的可靠性成为可能。
实施方案2的苯并唑衍生物本身可单独用作主体材料以及发光层的发射中心材料，并应用用作发光物质的掺杂剂材料分散于实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200651
唑衍生物的结构，从而可有效地获得来自掺杂剂材料的具有良好色纯度的发光。
另外，通过分散在具有比实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200652
唑衍生物更大的带隙的材料(主体材料)中作为掺杂剂材料，也可将实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200653
唑衍生物用作发光物质，从而可获得来自实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200654
唑衍生物的发光。
实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200655
唑衍生物可作为载流子传输材料用于发光元件的功能层。例如，苯并
Figure BPA00001329801200656
唑衍生物可用于空穴传输层、空穴注入层、电子传输层或电子注入层。在本说明书中，由具有高载流子注入性质的物质或具有高载流子传输性质的物质形成的层也被称为功能层，所述功能层具有注入和传输载流子等的功能。
将实施方案2的苯并
Figure BPA00001329801200657
唑衍生物用于发光元件，由此可得到具有高效率、高可靠性和长寿命的发光元件。
[实施方案3]
在实施方案3中，作为实施方案1中所述本发明的实施方案的有机半导体材料的实例，描述具有通式(G1)表示的结构的
Figure BPA00001329801200658
二唑衍生物。
实施方案3的一种
Figure BPA00001329801200659
二唑衍生物为由通式(OXD1)表示的二唑衍生物。
Figure BPA000013298012006511
在上式中，Ar11、Ar12和Ar13表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。另外，Ar11和α碳或Ar11和Ar12可相互直接结合或通过任何的氧、硫或氮结合。
另外，实施方案3的
Figure BPA00001329801200661
二唑衍生物优选为由通式(OXD2)表示的二唑衍生物。
Figure BPA00001329801200663
在上式中，R31至R40分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的未取代芳基，Ar13表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。另外，结合到R31的苯环碳原子和α碳或结合到R35的苯环碳原子和结合到R40的苯环碳原子可相互直接结合形成咔唑骨架。
在通式(OXD1)和通式(OXD2)中，作为Ar11、Ar12和Ar13表示的取代基，可举出例如由结构式(15-1)至(15-16)表示的取代基。作为结合到Ar11、Ar12和Ar13的取代基，可举出具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的未取代芳基。具体地讲，举出甲基、乙基、丙基、丁基、苯基、萘基、芴基等。另外，在芳基中包括的取代基的数目可以为单数或复数。在芳基具有两个取代基的情况下，取代基可相互结合形成环。环结构可以为螺环。
Figure BPA00001329801200671
应注意到，在通式(OXD2)中，Ar13优选为具有1至4个碳原子的烷基的芳基或如结构式(15-4)至(15-8)和(15-12)至(15-15)中所示具有6至10个碳原子的未取代苯基或萘基，更优选为结构式(15-1)、(15-4)和(15-5)中所示的未取代苯基或萘基。
另外，在通式(OXD2)中，作为R31至R40表示的取代基，可举出例如由结构式(12-1)至(12-25)表示的取代基。
Figure BPA00001329801200691
例如，实施方案3的
Figure BPA00001329801200702
二唑衍生物的具体实例包括但不限于由结构式(421)至(533)表示的
Figure BPA00001329801200703
二唑衍生物。
Figure BPA00001329801200711
Figure BPA00001329801200721
Figure BPA00001329801200731
Figure BPA00001329801200741
Figure BPA00001329801200751
Figure BPA00001329801200761
Figure BPA00001329801200771
Figure BPA00001329801200781
Figure BPA00001329801200791
Figure BPA00001329801200801
Figure BPA00001329801200811
Figure BPA00001329801200831
Figure BPA00001329801200841
Figure BPA00001329801200861
Figure BPA00001329801200871
Figure BPA00001329801200891
Figure BPA00001329801200901
Figure BPA00001329801200921
Figure BPA00001329801200931
Figure BPA00001329801200941
由通式(OXD1)表示的
Figure BPA00001329801200951
二唑衍生物可通过以下合成方案(11)至(14)表示的合成方法合成。以下描述实施方案3的
Figure BPA00001329801200952
二唑衍生物的合成方法的实例。
首先合成卤代
Figure BPA00001329801200953
二唑衍生物(化合物5)。以下显示合成方案(11)。
Figure BPA00001329801200954
在合成方案(11)中，卤代芳基衍生物(化合物1)和肼反应，合成卤代芳基酰肼(化合物2)。应注意到，在合成方案(11)中，肼可以为水合肼。下一步，卤代芳基酰肼(化合物2)和芳基酰卤(化合物3)反应，得到二酰基肼衍生物(化合物4)。通过用脱水剂使二酰基肼衍生物(化合物4)脱水闭环以形成1，3，4-
Figure BPA00001329801200955
二唑环，可得到卤代
Figure BPA00001329801200956
二唑衍生物(化合物5)。应注意到，在合成方案(11)中，R表示具有1至4个碳原子的烷氧基或卤素，Ar13表示具有6至10个碳原子的芳基，X1和X2表示卤素基团。X1优选为溴或碘基，X2优选为氯基。
应注意到，可用三氯氧磷、亚硫酰氯等作为脱水剂。
合成卤代
Figure BPA00001329801200957
二唑衍生物(化合物5)的方法不限于以上合成方案(11)，也可使用其他已知方法。
下一步，合成实施方案3的
Figure BPA00001329801200958
二唑衍生物中的电子接受单元。具体地讲，合成化合物7表示的卤代
Figure BPA00001329801200959
二唑化合物。以下显示合成方案(12-a)。
Figure BPA00001329801200961
使用钯催化剂，通过Suzuki-Miyaura偶联反应偶联卤代
Figure BPA00001329801200962
二唑化合物(化合物5)和芳基硼酸或其衍生物(化合物6)，由此可得到卤代二唑化合物(化合物7)。
在合成方案(12-a)中，X1和X2表示卤素或三氟甲磺酸基，作为卤素可举出碘、溴和氯。另外，X1和X2可表示相同的元素或不同的元素。另外，在合成方案(12-a)中，R90表示氢或具有1至6个碳原子的烷基，R91表示氢或具有1至6个碳原子的烷基。R90和R91可相互结合形成环。
可在合成方案(12-a)中使用的钯催化剂可以为乙酸钯(II)、四(三苯基膦)合钯(0)等。可在合成方案(12-a)中使用的钯催化剂的配位体为三(邻甲苯基)膦、三苯基膦、三环己基膦等。可在合成方案(1)中使用的碱为有机碱(如叔丁醇钠)和无机碱(如碳酸钾)。
作为可在合成方案(12-a)中使用的溶剂，可使用甲苯和水的混合溶剂，甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，二甲苯和水的混合溶剂，二甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，苯和水的混合溶剂，苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，醚(如乙二醇二甲醚)和水的混合溶剂等。应注意到，甲苯和水的混合溶剂或甲苯、乙醇和水的混合溶剂更优选。
应注意到，由化合物7表示的卤代
Figure BPA00001329801200964
二唑化合物的合成方法不限于合成方案(12-a)所示的合成方法。卤代二唑化合物可例如通过以下合成方案(12-b)所示的合成方法合成。
Figure BPA00001329801200971
使用钯催化剂，通过Suzuki-Miyaura偶联反应偶联硼酸或其衍生物(化合物8)和二卤代芳基化合物(化合物9)，由此可得到卤代
Figure BPA00001329801200972
二唑化合物(化合物7)。
在合成方案(12-b)中，X1和X2表示卤素或三氟甲磺酸基，卤素为碘、溴或氯。另外，X1和X2可表示相同的元素或不同的元素，另外，在合成方案(12-a)中，R92表示氢或具有1至6个碳原子的烷基，R93表示氢或具有1至6个碳原子的烷基。R92和R93可相互结合形成环。
可在合成方案(12-b)中使用的钯催化剂可以为乙酸钯(II)、四(三苯基膦)合钯(0)等。可在合成方案(12-b)中使用的钯催化剂的配位体为三(邻甲苯基)膦、三苯基膦、三环己基膦等。可在合成方案(12-b)中使用的碱的实例包括有机碱(如叔丁醇钠)和无机碱(如碳酸钾)。
作为可在合成方案(12-b)中使用的溶剂，可使用甲苯和水的混合溶剂，甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，二甲苯和水的混合溶剂，二甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，苯和水的混合溶剂，苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，醚(如乙二醇二甲醚)和水的混合溶剂等。甲苯和水的混合溶剂或甲苯、乙醇和水的混合溶剂更优选。
下一步合成实施方案3的
Figure BPA00001329801200973
二唑衍生物中的空穴接受单元。以下显示合成方案(13-1)和(13-2)。
Figure BPA00001329801200981
使用钯催化剂，通过Suzuki-Miyaura偶联反应偶联芳基叔胺的硼酸或其衍生物(化合物10)和二卤代芳基化合物(化合物9)，由此合成卤代芳基胺化合物(化合物11)(合成方案(13-1))。
在合成方案(13-1)中，X1和X2表示卤素或三氟甲磺酸基，作为卤素可举出碘、溴和氯。另外，X1和X2可表示相同的元素或不同的元素，另外，Ar11和Ar12表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。R94和R95分别表示氢原子或具有1至6个碳原子的烷基。
可在合成方案(13-1)中使用的钯催化剂可以为乙酸钯(II)、四(三苯基膦)合钯(0)等。可在合成方案(13-1)中使用的钯催化剂的配位体为三(邻甲苯基)膦、三苯基膦、三环己基膦等。
可在合成方案(13-1)中使用的碱的实例包括但不限于有机碱(如叔丁醇钠)和无机碱(如碳酸钾)。作为可在合成方案(13-1)中使用的溶剂，可使用甲苯和水的混合溶剂，甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，二甲苯和水的混合溶剂，二甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，苯和水的混合溶剂，苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，醚(如乙二醇二甲醚)和水的混合溶剂等。应注意到，甲苯和水的混合溶剂或甲苯、乙醇和水的混合溶剂更优选。
下一步，可使用烷基锂试剂和硼酸酯，以卤代芳基胺化合物(化合物11)转化成硼酸的方式得到叔胺硼酸(化合物12)(合成方案(13-2))。
在合成方案(13-2)中，R100表示具有1至6个碳原子的烷基。R96表示具有1至6个碳原子的烷基。化合物12的硼酸部分可由乙二醇或频哪醇保护。
在合成方案(13-2)中，可用正丁基锂、甲基锂等作为烷基锂试剂。可用硼酸三甲酯、硼酸异丙酯等作为硼酸酯。
下一步，使化合物7和化合物12偶联成由通式(OXD1)表示的实施方案3的
Figure BPA00001329801200991
二唑衍生物。以下显示合成方案(14)。
Figure BPA00001329801200992
使用钯催化剂，通过Suzuki-Miyaura偶联反应偶联卤代二唑衍生物(化合物7)和叔胺的硼酸(化合物12)，由此可得到由通式(OXD1)表示的实施方案3的
Figure BPA00001329801200994
二唑衍生物。
在合成方案(14)中，X2表示卤素或三氟甲磺酸基，作为卤素可举出碘、溴和氯。另外，Ar11、Ar12和Ar13表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。
可在合成方案(14)中使用的钯催化剂可以为乙酸钯(II)、四(三苯基膦)合钯(0)等。可在合成方案(14)中使用的钯催化剂的配位体为三(邻甲苯基)膦、三苯基膦、三环己基膦等。可在合成方案(14)中使用的碱的实例包括有机碱(如叔丁醇钠)和无机碱(如碳酸钾)。
作为可在合成方案(14)中使用的溶剂，可使用甲苯和水的混合溶剂，甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，二甲苯和水的混合溶剂，二甲苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，苯和水的混合溶剂，苯、醇(如乙醇)和水的混合溶剂，醚(如乙二醇二甲醚)和水的混合溶剂等。甲苯和水的混合溶剂或甲苯、乙醇和水的混合溶剂更优选。另外，也可通过用烷基保护化合物12的硼酸部分得到的化合物代替化合物12。
按以上方式，可合成实施方案3的
Figure BPA00001329801201001
二唑衍生物。
实施方案3的
Figure BPA00001329801201002
二唑衍生物具有高激发能和电子传输及空穴传输性。因此，可有利地用于发光元件。具体地讲，实施方案3的二唑衍生物优选用于发光层，因为注入电子和空穴之间的平衡对发光元件的有效发射是重要的。由于实施方案3的
Figure BPA00001329801201004
二唑衍生物具有高三重激发能，因此，可与发射磷光的物质一起用于发光层。
进一步讲，由于单重激发能(基态和单重激发态之间的差)高于三重激发能，具有高三重激发能的物质也具有高单重激发能。因此，即使在与发射荧光的物质一起用于发光层的情况下，具有高三重激发能的实施方案3的
Figure BPA00001329801201005
二唑衍生物也是有用的。
另外，关于实施方案3的
Figure BPA00001329801201006
二唑衍生物，具有电子传输性的
Figure BPA00001329801201007
二唑骨架和具有空穴传输性的骨架用扭曲亚联四苯基骨架结合，所述扭曲亚联四苯基骨架的共轭几乎不在其间扩展，由此，可增加分子量并保持高三重激发能。因此，
Figure BPA00001329801201008
二唑衍生物可具有高电化学和热稳定性。因此，使用实施方案3的二唑衍生物使提高发光元件的可靠性成为可能。
进一步讲，实施方案3的
Figure BPA00001329801201011
二唑衍生物可传输载流子，因此，可在发光元件中用于载流子传输层。具体地讲，实施方案3的
Figure BPA00001329801201012
二唑衍生物具有高三重激发能，因此，即使在实施方案3的
Figure BPA00001329801201013
二唑衍生物用于与发光层接触的层的情况下，从发光层的能量转移也不容易发生。因此，可达到高发射效率。
[实施方案4]
在实施方案4中，参考图1和2描述使用实施方案1至3所述有机半导体材料的发光元件的一个模式。
实施方案4的发光元件在一对电极之间具有多层。这些多层由具有高载流子注入性质的物质和具有高载流子传输性质的物质形成的层的组合堆叠，因此，远离电极形成发光区域，或者载流子在远离电极的部分重新结合。
在实施方案4中，发光元件包括第一电极102、第二电极104和在第一电极102和第二电极104之间提供的EL层。应注意到，在实施方案4中，以下所作描述假定第一电极102作为阳极，第二电极104作为阴极。换句话讲，以下所作描述假定在对第一电极102和第二电极104施加电压，使得第一电极102的电位高于第二电极104的电位时得到发光。
衬底101用作发光元件的载体。衬底101可由例如玻璃、塑料、金属等制成。应注意到，衬底101可由玻璃或塑料以外的材料制成，只要能够作为发光元件的载体。应注意，在从发光元件发射光通过衬底101提取到外面时，衬底101优选为透光衬底。
第一电极102优选用具有高逸出功(具体地讲，优选逸出功大于或等于4.0eV)的任何的金属、合金、导电化合物、其混合物等制成。例如，使用氧化锡铟(ITO)、含硅或氧化硅的氧化锡铟、氧化锌铟(IZO)、含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等。这种导电金属氧化物薄膜通常通过溅射方法形成，但也可通过应用溶胶-凝胶方法等的喷墨方法、旋涂方法等形成。例如，可用加入1％重量至20％重量氧化锌的氧化铟作为靶，通过溅射方法形成氧化锌铟(IZO)。可用将0.5％重量至5％重量氧化钨和0.1％重量至1％重量氧化锌与氧化铟混合的靶，通过溅射方法形成含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)。除此之外，可使用金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、钛(Ti)、金属材料的氮化物(如氮化钛：TiN)等。
在用含以下所述复合材料的层作为与第一电极102接触的层的情况下，各种金属、合金、导电化合物或其混合物可用于第一电极102而不考虑逸出功。例如，可使用铝(Al)、银(Ag)、铝合金(如AlSi)等。此外，也可使用属于周期表第1族或第2族的具有低逸出功的元素，即碱金属(如锂(Li)和铯(Cs))和碱土金属(如镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr))；它们的合金(例如MgAg和AlLi)；稀土金属，如铕(Eu)和镱(Yb)；它们的合金等。碱金属、碱土金属或包含这些的合金的薄膜可通过真空蒸发方法形成。另外，可通过溅射方法形成包含碱金属或碱土金属的合金。另外，可通过喷墨方法形成银糊等。
在实施方案4中所述的EL层103包括空穴注入层111、空穴传输层112、发光层113、电子传输层114和电子注入层115。EL层103至少包括发光层，对其他堆叠层的结构没有具体限制。换句话讲，对EL层103的层的堆叠结构没有具体限制；由具有高电子传输性的物质、具有高空穴传输性的物质、具有高电子注入性质的物质、具有高空穴注入性质的物质、双极物质(具有高电子传输性和高空穴传输性的物质)、具有高发光性质的物质形成的层可适当与实施方案1至3中所述的有机半导体材料组合，以形成EL层103。例如，通过空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等的任何适当组合，可形成EL层103。以下具体给出用于形成这些层的材料。
空穴注入层111为包含具有高空穴注入性质的物质的层。可用氧化钼、氧化钒、氧化钌、氧化钨、氧化锰等作为具有高空穴注入性质的物质。此外，作为低分子有机化合物，可举出以下化合物：基于酞菁的化合物，如酞菁(H2Pc)、铜(II)酞菁(CuPc)和钒氧酞菁(VOPc)；芳族胺化合物，如4，4′，4″-三N，N-二苯基氨基)三苯基胺(TDATA)、4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(MTDATA)、4，4′-双[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(DPAB)、4，4′-双(N-{4-[N′-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(DNTPD)、1，3，5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(PCzPCA1)、3，6-双[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(PCzPCA2)和3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(PCzPCN1)等。
或者，对于空穴注入层111，可使用一种复合材料，其中受体物质混入具有高空穴传输性的物质。应注意到，在使用通过将受体物质混入具有高空穴传输性形成的物质时，可不考虑逸出功地选择形成电极所用材料。换句话讲，除了具有高逸出功的材料外，也可用具有低逸出功的材料作为第一电极102。通过具有高空穴传输性的物质和受体物质共沉积，可形成这种复合材料。
应注意到，在本说明书中，“组合物”不仅指两种材料的单一混合物，而且指能够在材料之间给予和接收电荷的许多种材料的混合物。
可用多种化合物作为复合材料所用的有机化合物，例如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳族烃和高分子化合物(低聚物、树枝状高分子、聚合物等)。复合材料所用的有机化合物优选为具有高空穴传输性的有机化合物。具体地讲，优选使用具有高于或等于10-6cm2/Vs空穴迁移率的物质。然而，也可使用以上物质以外的任何物质，只要是空穴传输性高于电子传输性的物质。以下具体给出可用于这种复合材料的有机化合物。
可用以下化合物作为可用于复合材料的有机化合物，例如芳族胺化合物，如MTDATA、TDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPB或α-NPD)和N，N′-双(3-甲基苯基)-N，N′-二苯基-[1，1′-联苯]-4，4′-二胺(TPD)；咔唑衍生物，如4，4′-二(N-咔唑基)联苯(CBP)、1，3，5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(CzPA)和1，4-双[4-(N-咔唑基)苯基-2，3，5，6-四苯基苯；和芳族烃化合物，如2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(t-BuDNA)、2-叔丁基-9，10-二(1-萘基)蒽、9，10-双(3，5-二苯基苯基)蒽(DPPA)、2-叔丁基-9，10-双(4-苯基苯基)蒽(t-BuDBA)、9，10-二(2-萘基)蒽(DNA)、9，10-二苯基蒽(DPAnth)、2-叔丁基蒽(t-BuAnth)、9，10-双(4-甲基-1-萘基)蒽(DMNA)、9，10-双[2-(1-萘基)苯基)-2-叔丁基-蒽、9，10-双[2-(1-萘基)苯基]蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(1-萘基)蒽、2，3，6，7-四甲基-9，10-二(2-萘基)蒽、9，9′-联二蒽、10，10′-二苯基-9，9′-联二蒽、10，10′-双(2-苯基苯基)-9，9′-联二蒽、10，10′-双[(2，3，4，5，6-五苯基)苯基]-9，9′-联二蒽、蒽、并四苯、红荧烯、苝、2，5，8，11-四(叔丁基)苝、并五苯、晕苯、4，4′-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(DPVBi)和9，10-双[4-(2，2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(DPVPA)。
作为受体物质，可使用例如7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟二甲基对苯醌(F4-TCNQ)和氯醌的有机化合物和过渡金属氧化物。另外，可使用属于周期表第4族至第8族的金属的氧化物。具体地讲，由于高电子接受性质，优选使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼。在那些中，氧化钼尤其优选，因为它在空气中稳定，具有低吸湿性质，并且容易处理。
另外，对于空穴注入层111，可使用高分子化合物(低聚物、树枝状高分子、聚合物等)。例如，可使用以下高分子化合物：聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)、聚(4-乙烯基三苯基胺)(PVTPA)、聚[N-(4-{N′-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N′-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](PTPDMA)和聚[N，N′-双(4-丁基苯基)-N，N′-双(苯基)联苯胺](Poly-TPD)。另外，可使用掺有酸的高分子化合物，如聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)或聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)。
应注意到，空穴注入层111可用以上高分子化合物的复合材料形成，如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD和以上受体物质。
空穴传输层112为包含具有高空穴传输性的物质的层。可用以下低分子有机化合物作为具有高空穴传输性的物质：芳族胺化合物，如NPB(或α-NPD)、TPD、4，4′-双[N-(9，9-二甲基芴-2-基)-N-苯基氨基]联苯(DFLDPBi)或4，4′-双[N-(螺-9，9′-二芴-2-基)-N-苯基氨基]-联苯(BSPB)；4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(m-MTDATA)、N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基-螺-9，9′-二芴-2-胺(YGASF)、N，N′-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基-N，N′-二苯基乙烯基-4，4′-二胺(YGABP)、4-(9H-咔唑-9-基)-2′-苯基三苯基胺(o-YGA1BP)、4-(9H-咔唑-9-基)-3′-苯基三苯基胺(m-YGA1BP)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-苯基三苯基胺(p-YGA1BP)、1，3，5-三(N-咔唑基)苯(TCzB)或4，4′，4″-三(N-咔唑基)三苯基胺(TCTA)。在此所给物质主要为分别具有高于或等于10-6cm2/Vs电子迁移率的物质。然而，也可使用以上物质以外的任何物质，只要其为空穴传输性高于电子传输性的物质。含具有高空穴传输性的物质的层不限于单层，也可堆叠含以上材料的两层或更多层。
另外，对于空穴传输层112，可使用一种复合材料，其中受体物质包含于具有高空穴传输性的以上物质中。
或者，对于空穴传输层112，可使用高分子化合物，如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD。
发光层113为包含具有高发光性质的物质的层，并且可将多种材料用于发光层113。可用例如发射荧光的荧光化合物或发射磷光的磷光化合物作为具有高发光性质的物质。另外，可使用具有高发光性质的多种类型物质，而不限于一个类型。
以下举出可用于发光层的磷光化合物的实例。可举出以下化合物作为发射蓝光和淡蓝光的发光材料：四(1-吡唑基)硼酸双[2-(4′，6′-二氟苯基)吡啶根-N，C2′]合铱(III)(FIr6)、吡啶甲酸双[2-(4′，6′-二氟苯基)吡啶根-N，C2′]合铱(III)(FIrpic)、吡啶甲酸双[2-(3′，5′双三氟甲基苯基)吡啶根-N，C2′]合铱(III)(Ir(CF3ppy)2(pic))、乙酰丙酮根双[2-(4′，6′-二氟苯基)吡啶根-N，C2′]合铱(III)(FIracac)等。可举出以下化合物作为发射绿光和淡绿光的发光材料：三(2-苯基吡啶根-N，C2′]合铱(III)(Ir(ppy)3)、乙酰丙酮根双(2-苯基吡啶根-N，C2′]合铱(III)(Ir(ppy)2(acac))、乙酰丙酮根双(1，2-二苯基-1H-苯并咪唑根)合铱(III)(Ir(pbi)2(acac))、乙酰丙酮根双(苯并[h]喹啉根)合铱(III)(Ir(bzq)2(acac))等。可举出以下化合物作为发射黄光和淡黄光的发光材料：乙酰丙酮根双(2，4-二苯基-1，3-
Figure BPA00001329801201061
唑根-N，C2′]合铱(III)(Ir(dpo)2(acac))、乙酰丙酮根双[2-(4′-全氟苯基苯基)吡啶根]合铱(III)(Ir(p-PF-ph)2(acac))、乙酰丙酮根双(2-苯基苯并噻唑根-N，C2)合铱(III)(Ir(bt)2(acac))等。可举出以下化合物作为发射橙光和淡橙光的发光材料：三(2-苯基喹啉根-N，C2′]合铱(III)(Ir(pq)3)、乙酰丙酮根双(2-苯基喹啉根-N，C2′]合铱(III)(Ir(pq)2(acac))等。可举出以下有机金属络合物作为发射红光和淡红光的发光材料：乙酰丙酮根双[2-(2′-苯并[4，5-α]噻吩基)吡啶根-N，C3′]合铱(III)(Ir(btp)2(acac))、乙酰丙酮根双(1-苯基异喹啉根-N，C2′]合铱(III)(Ir(piq)2(acac))、(乙酰丙酮根)双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉根]合铱(III)(Ir(Fdpq)2(acac))、2，3，7，8，12，13，17，18-八乙基-21H，23H-卟啉合铂(II)(PtOEP)等。另外，稀土金属络合物，例如三(乙酰丙酮根)(单菲咯啉)合铽(III)(Tb(acac)3(Phen))、三(1，3-二苯基-1，3-丙二酮根)(单菲咯啉)合铕(III)(Eu(DBM)3(Phen))或三[1-(2-噻吩甲酰)-3，3，3-三氟丙酮根](单菲咯啉)合铕(III)(Eu(TTA)3(Phen))从稀土金属离子提供发光(在不同多重性之间电子跃迁)，因此，这种稀土金属络合物可用作磷光化合物。
以下举出可用于发光层的荧光化合物的实例。可举出以下化合物作为发射蓝光和淡蓝光的发光材料：N，N′-双[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N′-二苯基茋-4，4′-二胺((YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(YGAPA)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(9，10-二苯基-2-蒽基)三苯基胺(2YGAPPA)、N，9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(PCAPA)、苝、2，5，8，11-四叔丁基苝(TBP)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(PCBAPA)等。可举出以下化合物作为发射绿光和淡绿光的发光材料：N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(2PCAPA)、N-[9，10-双(1，1′-联苯-2-基)-2-蒽基]-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(2PCABPhA)、N-(9，10-二苯基-2-蒽基)-N，N′，N′-三苯基-1，4-苯二胺(2DPAPA)、N-[9，10-双(1，1′-联苯-2-基)-2-蒽基]-N，N′，N′-三苯基-1，4-苯二胺(2DPABPhA)、N-[9，10-双(1，1′-联苯-2-基)]-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(2YGABPhA)、N，N，9-三苯基蒽-9-胺(DPhAPhA)等。可举出红荧烯、5，12-双(1，1′-联苯-4-基)-6，11-二苯基并四苯(BPT)等作为发射黄光和淡黄光的发光材料。可举出以下化合物作为发射红光和淡红光的发光材料：N，N，N′，N′-四(4-甲基苯基)并四苯-5，11-二胺(p-mPhTD)、7，13-二苯基-N，N，N′，N′-四(4-甲基苯基)苊并[1，2-a]荧蒽-3，10-二胺(p-mphAFD)等。
应注意到，发光层可具有其中具有高发光性质的任何物质(客体材料)分散进入另一种物质(主体材料)的结构。多种类型物质可用于使发光物质分散所用的材料(主体材料)，优选使用最低空余分子轨道(LUMO)能级高于具有高发光性质的物质(客体材料)的能级，并且最高占据分子轨道(HOMO)能级低于具有高发光性质的物质(客体材料)的能级的物质。应注意到，在本说明书中，“HOMO能级或LUMO能级高”是指能级高，“HOMO能级或LUMO能级低”是指能级低。例如，具有-5.5eV HOMO能级的物质A具有比-5.2eV HOMO能级的物质B低0.3eV的HOMO能级，并且具有比-5.7eV HOMO能级的物质C高0.2eV的HOMO能级。
实施方案1至3中所述的有机半导体材料具有大带隙和双极性质，因此适合作为主体材料。实施方案1至3中所述的有机半导体材料具有大带隙，因此可有效得到从客体材料发光，甚至在使用显示短波长发光的客体材料的情况下。另外，可减小发光元件的驱动电压。
另外，实施方案1至3中所述的有机半导体材料具有高三重激发能，因此，可有效得到从容体材料发光，甚至在用磷光化合物作为客体材料的情况下。尤其在使用显示短波长发光的磷光化合物的情况下，可得到显著效果。
可用多种类型材料作为主体材料。例如，为了抑制结晶，可进一步加入抑制结晶的物质，如红荧烯。另外，可进一步加入NPB、Alq等，以使能量更有效地转移到具有发光性质的物质。
将具有高发光性质的物质(客体材料)分散到另一种物质(主体材料)的结构用于发光层，从而可抑制发光层113的结晶。另外，也可抑制由于具有高发光性质的物质(客体材料)的浓度增加导致的浓度淬灭。
电子传输层114为包含具有高电子传输性的物质的层。可用例如金属络合物作为低分子有机化合物，如三(8-羟基喹啉根)合铝(III)(Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉根)合铝(III)(Almq3)、双(10-羟基苯并[h]喹啉根)合铍(II)(BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉根)(4-苯基苯酚根)合铝(III)(BAlq)、双(8-羟基喹啉根)合锌(II)(Znq)、双[2-(2-苯并
Figure BPA00001329801201081
唑基)苯酚根]合锌(II)(ZnPBO)或双[2-(2-苯并噻唑基)苯酚根]合锌(II)(ZnBTZ)。另外，除了以上金属络合物外，也可使用杂环化合物，如2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑(PBD)、1，3-双[5-(对叔丁基苯基)-1，3，4-
Figure BPA00001329801201083
二唑-2-基]苯(OXD-7)、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，2，4-三唑(TAZ01)、2，2′，2″-(1，3，5-苯三基)-三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(TPBI)、红菲绕啉(BPhen)或浴铜灵(BCP)。在此所述物质主要为具有高于或等于10- 6cm2/Vs电子迁移率的材料。应注意到，可由以上所述以外的物质形成电子传输层114，只要这些物质具有高于空穴传输性的电子传输性。另外，电子传输层114可不仅形成单层结构，也可形成堆叠以上物质形成的两层或更多层的分层结构。
对于电子传输层114，可使用高分子化合物。例如，可使用聚[(9，9-二己基芴-2，7-二基)-co-(吡啶-3，5-二基)](PF-Py)、聚[(9，9-二辛基芴-2，7-二基)-co-(2，2′-联二吡啶-6，6′-二基)](PF-BPy)等。
电子注入层115为包含具有高电子注入性质的物质的层。可用碱金属或碱土金属(如锂(Li)或(Mg)镁)或其化合物(如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)或氟化钙(CaF2))作为具有高电子注入性质的物质。例如，可使用由含碱金属、碱土金属或其化合物的具有电子传输性的材料形成的层，例如，含镁(Mg)的由Alq形成的层。优选使用含碱金属或碱土金属的具有电子传输性的物质的层作为电子注入层，因为有效地进行从第二电极104的电子注入。
可用具有低逸出功(具体地讲，优选逸出功低于或等于3.8eV)的金属、合金、导电化合物、其混合物等作为形成第二电极104所用物质。作为这种阴极材料的具体实例，可使用属于周期表中第1族或第2族的元素，即碱金属(如锂(Li)或铯(Cs))、碱土金属(如镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr))、含属于第1族或第2族的元素的合金(如MgAg、AlLi)；稀土金属(如铕(Eu)或镱(Yb))、其合金等。碱金属、碱土金属或包含这些的合金的薄膜可通过真空蒸发方法形成。另外，可通过溅射方法形成包含碱金属或碱土金属的合金。另外，可通过喷墨方法通过施加银糊等形成第二电极104。
在第二电极104和电子传输层114之间提供具有促进电子注入功能的电子注入层115的情况下，可用多种导电材料形成第二电极104而不考虑逸出功，如Al、Ag、ITO和含硅或氧化硅的氧化锡铟。这些导电材料可通过溅射方法、喷墨方法和旋涂方法等来形成。
应注意到，由于在实施方案1所述的有机半导体材料显示蓝光发射，因此，可作为具有高发光性质的物质用于发光层。例如，在实施方案3所述的
Figure BPA00001329801201101
二唑衍生物显示紫光至蓝光发射，因此，可有利地作为具有高发光性质的物质用于发光元件。另外，在实施方案1至3所述的有机半导体材料具有双极性质，因此，也可用于发光层以外的层(例如，空穴传输层和电子传输层)。另外，在实施方案1至3所述的有机半导体材料具有大的带隙，因此，也可用于电子阻挡层或空穴阻挡层。另外，在实施方案1至3所述的有机半导体材料具有高三重激发能，因此，也可用于激子阻挡层。
不考虑干法或湿法，可用多种方法作为EL层的形成方法。例如，可使用真空蒸发方法、喷墨方法、旋涂方法等。另外，可通过不同沉积方法形成电极或层。
例如，可用高分子化合物通过湿法形成EL层。或者，可用低分子有机化合物通过湿法形成EL层。另外，作为选择，可用低分子有机化合物通过干法形成EL层，例如真空蒸发方法。
可用溶胶-凝胶方法通过湿法形成电极，或者使用金属材料糊通过湿法形成电极。或者，可通过干法形成电极，例如溅射方法或真空蒸发方法。
例如，在实施方案4的发光元件应用于显示装置，并且显示装置用大衬底制造的情况下，优选通过湿法形成发光层。在通过喷墨方法形成发光层时，甚至在使用大衬底时也可很容易地对各颜色发光层进行选择性沉积。
在具有以上结构的实施方案4的发光元件中，电流通过在第一电极102和第二电极104之间提供电位差而流动，并且空穴和电子在EL层103中重新结合，从而发射光线。
发射的光通过第一电极102和第二电极104之一或两者提取。因此，第一电极102和第二电极104之一或两者为具有透光性质的电极。例如，在只有第一电极102具有透光性质时，发射的光通过第一电极102从衬底侧提取。在只有第二电极104为透光电极的情况下，光通过第二电极104从与衬底相反的一侧提取。在第一电极102和第二电极104两者均为透光电极的情况下，发射的光通过第一电极102和第二电极104从衬底侧和与衬底相反的一侧这两侧提取。
在第一电极102和第二电极104之间提供的层的结构不限于以上结构。可应用以上结构以外的任何结构，只要用于空穴和电子重新结合的发光区域远离第一电极102和第二电极104，以防止发光区域接近金属导致的淬灭，并提供实施方案1中所述的有机半导体材料。
换句话讲，对层的堆叠结构没有具体限制；由具有高电子传输性的物质、具有高空穴传输性的物质、具有高电子注入性质的物质、具有高空穴注入性质的物质、双极物质(具有高电子传输性和高空穴传输性的物质)等形成的层可与实施方案1至3中所述的有机半导体材料适当组合，以形成堆叠结构。
例如，如图2所示，可应用作为阴极的第二电极104、EL层103和作为阳极的第一电极102以此次序在衬底101上堆叠的结构。在图2中，应用电子注入层115、电子传输层114、发光层113、空穴传输层112和空穴注入层111以此次序在第二电极104上堆叠的结构。
应注意到，在实施方案4中，发光元件在由玻璃、塑料等制成的衬底上形成。在一个衬底上形成多个此类发光元件使得能够形成无源矩阵发光装置。或者，例如，可在由玻璃、塑料等制成的衬底上形成薄膜晶体管(TFT)，并且可在电连接到TFT的电极上制造发光元件。因此，可制造通过TFT控制发光元件驱动的有源矩阵发光装置。对TFT的结构没有具体限制。TFT可以为交错型或倒交错型。另外，在TFT衬底上形成的驱动电路可用N型TFT和P型TFT形成，或者可用任何N型TFT和P型TFT之一形成。另外，对TFT所用半导体薄膜的结晶性也没有特殊限制。可将非晶半导体薄膜或结晶半导体薄膜用于TFT。或者，可使用单晶半导体薄膜。可通过Smart Cut(注册商标)等形成单晶半导体薄膜。
应注意到，实施方案4可适当与任何其他实施方案组合。
[实施方案5]
在此实施方案中，参考图3描述其中堆叠多个本发明的实施方案的发光单元的发光元件(以下也将此发光元件称为堆叠型元件)的一个模式。此发光元件为在第一电极和第二电极之间具有多个发光单元的堆叠型发光元件。各发光单元的结构类似于实施方案4中所述的结构。换句话讲，在实施方案4中所述的发光元件为具有一个发光单元的发光元件。在此实施方案中将描述具有多个发光单元的发光元件。
在图3中，第一发光单元511和第二发光单元512堆叠于第一电极501和第二电极502之间。在第一发光单元511和第二发光单元512之间提供电荷产生层513。可用类似于实施方案4中所述的电极作为第一电极501和第二电极502。另外，第一发光单元511和第二发光单元512可具有相同结构或不同结构。第一发光单元511和第二发光单元512的结构可类似于实施方案4中所述的结构。
电荷产生层513是在对第一电极501和第二电极502施加电压时将电子注入发光单元之一并且将空穴注入其他发光单元的层。电荷产生层513可具有单层结构或堆叠层结构。空穴注入层和电子注入层堆叠的结构优选作为多个层的堆叠结构。
可用半导体或绝缘体作为空穴注入层，如氧化钼、氧化钒、氧化铼或氧化钌。或者，空穴注入层可具有将受体物质加入具有高空穴传输性的物质的结构。包含具有高空穴传输性的物质和受体物质的层用实施方案4中所述的复合材料形成，并且包含7，7，8，8-四氰基-2，3，5，6-四氟二甲基对苯醌(F4-TCNQ)或金属氧化物(如氧化钒、氧化钼或氧化钨)作为受体物质。可用任何以下多种化合物作为具有高空穴传输性的物质，例如：芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳族烃和高分子化合物(如低聚物、树枝状高分子和聚合物)。应注意到，优选用具有10-6cm2/Vs或更高空穴迁移率的物质作为具有高空穴传输性的物质。然而，也可使用以上物质以外的任何物质，只要其为中空穴传输性高于电子传输性的物质。由于含具有高空穴传输性的物质和受体物质的复合材料具有优良载流子注入性质和载流子传输性质，因此，可实现低电压驱动和低电流驱动。
可用绝缘体或半导体作为电子注入层，如氧化锂、氟化锂或碳酸铯。或者，电子注入层可具有将供体物质加入具有高电子传输性的物质的结构。可用碱金属、碱土金属、稀土金属、属于周期表第13族的金属或它们的氧化物或碳酸盐作为供体物质。具体地讲，优选使用锂(Li)、铯(Cs)、镁(Mg)、钙(Ca)、镱(Yb)、铟(In)、氧化锂、碳酸铯等。或者，有机化合物可用于供体物质，如四硫并四苯(tetrathianaphthacene)。可用实施方案4中所述的材料作为具有高电子传输性的物质。应注意到，优选用具有10-6cm2/Vs或更高电子迁移率的物质作为具有高电子传输性的物质。应注意到，可使用以上物质以外的具有高于空穴传输性的电子传输性的任何物质。由于具有高电子传输性的物质和供体物质的复合材料具有优异载流子注入性质和载流子传输性质，因此，可实现低电压驱动和低电流驱动。
另外，实施方案4中所述的电极材料可用于电荷产生层513。例如，可用含具有高空穴传输性的物质和金属氧化物的层与透明导电薄膜的组合形成电荷产生层513。应注意到，就光提取效率而言，优选用具有高透光性质的层作为电荷产生层。
在任何情况下，只要在对第一电极501和第二电极502施加电压时将电子注入发光单元之一并且将空穴注入其他发光单元，在第一发光单元511和第二发光单元512之间插入的电荷产生层513就可接受。例如，在施加电压以便第一电极的电位高于第二电极的电位的情况下，任何结构对电荷产生层513都是可接受的，只要电荷产生层513分别将电子和空穴注入第一发光单元511和第二发光单元512。
虽然在此实施方案中描述具有两个发光单元的发光元件，但可以类似方式应用堆叠三或更多个发光单元的发光元件。通过在一对电极之间布置许多个发光单元以便如本实施方案的发光元件中那样由电荷产生层分隔，元件可在高亮度区域完成发光，同时保持低电流密度，从而元件可具有长寿命。另外，可得到以低电压驱动的具有低功耗的发光装置。
发光单元发射相互不同颜色的光，从而作为整个发光元件得到所需颜色的发光。例如，在具有两个发光单元的发光元件中，使第一发光单元和第二发光单元的发射颜色互补，以便能够得到作为整个元件发射白光的发光元件。应注意到，“互补色”是指在混合时成为无色的颜色之间的关系。即，通过从发射互补色光的物质得到的光混合得到白光发射。同样情况可应用于具有三个发光单元的发光元件。例如，在第一发光单元发射红光，第二发光单元发射绿光，并且第三发光单元发射蓝光时，可从整个发光元件发射白光。
应注意到，此实施方案可适当与另外的实施方案组合。
[实施方案6]
在此实施方案中将描述具有以上实施方案中所述本发明的实施方案的发光元件的发光装置。
在此实施方案中参考图4A和4B描述在像素部分中具有本发明的实施方案的发光元件的发光装置。应注意到，图4A为发光装置的顶视图，图4B为沿着图4A中的线A-A′和B-B′截取的横截面视图。此发光装置包括用虚线显示的驱动电路部分(源侧驱动电路)601和驱动电路部分(门侧驱动电路)603，以控制在像素部分602中提供的发光元件的发光。另外，参考数字604表示密封衬底，参考数字605表示密封材料，由密封材料605包围的内侧为空间607。
应注意到，引线608为在源侧驱动电路601和门侧驱动电路603传送信号输入的线。引线608从作为外输入端的FPC(柔性印刷电路)609接收视频信号、时钟信号、启动信号、复位信号等。虽然在此只显示FPC，但此FPC可提供有印刷线路板(PWB)。本说明书中的发光装置不仅在种类上包括发光装置本身，而且发光装置具有连接到它上面的FPC或PWB。
以下参考图4B描述发光装置的截面结构。在元件衬底610上形成驱动电路部分和像素部分。在此情况下，显示在像素部分602中的一个像素和作为驱动电路部分的源侧驱动电路601。
应注意到，形成n-沟道TFT 623和p-沟道TFT 624组合的CMOS电路作为源侧驱动电路601。可通过不同CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成此驱动电路。在此实施方式中，描述在提供有像素部分的衬底上形成驱动电路的驱动集成类型，然而本发明不限于此类型，驱动电路可形成于衬底之外。
像素部分602包括多个像素，各像素具有转换TFT 611、电流控制TFT 612和电连接到电流控制TFT 612漏极的第一电极613。应注意到，形成绝缘体614以覆盖第一电极613的末端部分。在此，绝缘体614用正型光敏丙烯酸类树脂形成。
为了提高覆盖率，提供绝缘体614，使得绝缘体614的上端部分或下端部分具有具备曲率的弯曲表面。例如，在正型光敏丙烯酸类用作绝缘体614的材料的情况下，优选只有绝缘体614的上端部分具有具备曲率半径(0.2μm至3μm)的弯曲表面。另外，使用由于光照射变得不溶于蚀刻剂的负型光敏丙烯酸类或由于光照射变得溶于蚀刻剂的正型光敏丙烯酸类，可形成绝缘体614。
在第一电极613上形成EL层616和第二电极617。在此，第一电极613的材料可使用各种金属、合金、导电化合物或其混合物。如果用第一电极613作为阳极，则在那些材料中，优选用具有高逸出功(优选逸出功4.0eV或更高)的金属、合金、导电化合物或其混合物等形成第一电极。例如，可使用以下材料形成第一电极613：含硅的氧化锡铟薄膜、氧化锌铟薄膜、氮化钛薄膜、铬薄膜、钨薄膜、Zn薄膜、Pt薄膜等的单层薄膜；或堆叠薄膜，如氮化钛薄膜和含铝作为其主要组分的薄膜的堆叠层，或氮化钛薄膜、含铝作为其主要组分的薄膜和氮化钛薄膜的三层结构等。应注意到，在应用堆叠结构时，第一电极613作为布线具有低电阻，形成有利的电阻接触，并且可作为阳极。
EL层616通过多种方法来形成，如使用蒸发掩模的蒸发方法、喷墨方法、旋涂方法等。EL层616包括实施方案1至3中所述的有机半导体材料。可用任何的低分子化合物、高分子化合物、低聚物和树枝状高分子作为EL层616所用的材料。作为EL层所用的材料，不仅可使用有机化合物，而且可使用无机化合物。
作为第二电极617所用材料，可使用各种类型的金属、合金、导电化合物和这些材料的混合物。如果用第二电极作为阴极，则在那些材料中，优选用具有低逸出功(优选逸出功3.8eV或更低)的金属、合金、导电化合物、其混合物等形成第二电极。作为实例，可使用属于周期表中第1族或第2族的元素，即碱金属(如锂(Li)或铯(Cs))、碱土金属(如镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr))或含任何的这些元素的合金(如MgAg或AlLi)等。如果在EL层616中产生的光透过第二电极617，第二电极617可用金属薄膜和透明导电薄膜(氧化锡铟(ITO)、含硅或氧化硅的氧化锡铟、氧化锌铟(IZO)、含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)等)的堆叠层来形成。
通过用密封材料605使密封衬底604结合到元件衬底610时，可在元件衬底610、密封衬底604和密封材料605包围的空间607中提供发光元件618。应注意到，空间607用填料填充，如惰性气体(例如氮气、氩气等)或密封材料605填充。
优选用环氧树脂作为密封材料605。另外，需要尽可能少地使用允许水分或氧透过的材料。作为密封衬底604，除了玻璃衬底或石英衬底外，也可使用用FRP(玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、聚酯、丙烯酸类等形成的塑性衬底。
如上所述，可得到具有在实施方案4或5中所述的发光元件的发光装置。
在此实施方案中所述的发光装置包括在实施方案4或5中所述的发光元件。在实施方案4或5中所述的发光元件具有高发射效率，并且驱动电压低。因此，可得到能够以高亮度发光的发光装置。另外，可得到具有低功耗的发光装置。
如上所述，在此实施方案中描述用晶体管控制发光元件驱动的有源矩阵发光装置，然而，可使用无源矩阵发光装置。图5A和5B显示通过应用本发明的一个实施方案制造的无源矩阵发光装置。图5A为发光装置的透视图，图5B为沿着图5A的线X-Y截取的横截面视图。在图5A和5B中，EL层955在衬底951上在电极952和电极956之间提供。电极952的边缘用绝缘层953覆盖。在绝缘层953上提供分隔壁层954。分隔壁层954的侧壁倾斜，以使两个侧壁之间的距离朝向衬底表面逐渐变窄。换句话讲，沿着分隔壁层954的短侧方向截取的横截面为梯形，并且下侧(与绝缘层953的平面方向相同方向并且与绝缘层953接触的一侧)短于上侧(与绝缘层953的平面方向相同方向并且不与绝缘层953接触的一侧)。以此方式，可通过提供分隔壁层954而使阴极形成图形。另外，在无源矩阵发光装置中，通过包括本发明的实施方案的具有高发射效率和低驱动电压的发光元件，可得到具有低功耗的发光装置。
应注意到，此实施方案可适当与另外的实施方案组合。
[实施方案7]
在此实施方案中将描述包括实施方案6中所述发光装置作为一部分的本发明的一个实施方案的电子装置。这种本发明实施方案的电子装置具有实施方案4或5中所述的发光元件，因此具有具低功耗的显示部分。
用根据本发明的实施方案的发光装置制造的电子装置的实例有摄像机(如视频摄像机或数字摄像机)、风镜型显示器、导航系统、音频回放装置(汽车音响部件、音响部件等)、计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、移动电话、移动游戏机、电子书等)、具有记录介质的图像回放装置(具体地讲，用于回放记录介质(如数字通用光盘(DVD)并且具有用于显示回放图像的显示装置的装置)等。图6A至6E显示这些电子装置的具体实例。
图6A显示此实施方案的电视装置，电视装置包括壳9101、支座9102、显示部分9103、扬声器部分9104、视频输入端9105等。在此电视装置的显示部分9103中，类似于以上实施方案中所述的发光元件以矩阵布置。发光元件具有发光效率高和功耗低的特点。另外，发光元件还具有驱动电压低的特点。包含发光元件的显示部分9103具有类似特点。因此，在此电视装置中达到低功耗。利用这些特点，在电视装置中电源电路就能够显著减小或以较小尺寸制造，因此，能够减小壳9101和支座9102的尺寸和重量。关于此实施方案的电视装置，可达到较小功耗和尺寸及重量减小，因此，电视可作为应用于生活环境的产品提供。
图6B显示此实施方案的计算机，计算机包括主体9201、壳9202、显示部分9203、键盘9204、外接端口9205、指点装置9206等。在此计算机的显示部分9203中，类似于以上实施方案中所述的发光元件以矩阵布置。发光元件具有发光效率高和功耗低的特点。另外，发光元件还具有驱动电压低的特点。包含发光元件的显示部分9103具有类似特点。因此，在此计算机中达到低功耗。利用这些特点，在计算机中电源电路就能够显著减小或以较小尺寸制造，因此，能够减小主体9201和壳9202的尺寸和重量。关于此实施方案的计算机，可达到低功耗和尺寸及重量减小，因此，计算机可作为应用于环境的产品提供。
图6C显示此实施方案的摄像机，摄像机包括主体9301、显示部分9302、壳9303、外接端口9304、遥控接收部分9305、图像接收部分9306、电池9307、声音输入部分9308、操作键9309、目镜部分9310等。在此摄像机的显示部分9302中，类似于以上实施方案中所述的发光元件以矩阵布置。发光元件具有发光效率高和功耗低的特点。另外，发光元件还具有驱动电压低的特点。包含发光元件的显示部分9302具有类似特点。因此，在此摄像机中达到低功耗。利用这些特点，在摄像机中电源电路就能够显著减小或以较小尺寸制造，因此，能够减小主体9301的尺寸和重量。关于此实施方案的摄像机，可达到低功耗和尺寸及重量减小，因此，摄像机可作为应用于携带的产品提供。
图6D显示本发明的电子纸，电子纸为柔性，并且包括主体9660、显示图像的显示部分9661、驱动器IC 9662、接收器9663、薄膜电池9664等。驱动器IC、接收器等可用半导体部件装配。在本发明的电子纸中，主体9660用柔性材料形成，如塑料或薄膜。在电子纸中，显示部分9661具有类似于实施方案1至3中所述的以矩阵布置的发光元件。发光元件具有长寿命和低功耗的特点。由于包含发光元件的显示部分9661也具有类似特点，因此，电子纸具有高可靠性，并且达到低功耗。
图6E显示此实施方案的蜂窝式电话，蜂窝式电话包括主体9401、壳9402、显示部分9403、声音输入部分9404、声音输出部分9405、操作键9406、外接端口9407、天线9408等。在此蜂窝式电话的显示部分9403中，类似于实施方案2中所述的发光元件以矩阵布置。发光元件具有发光效率高和功耗低的特点。另外，发光元件还具有驱动电压低的特点。包含发光元件的显示部分9403具有类似特点。因此，在移动电话中达到低功耗。利用这些特点，在移动电话中电源电路就能够显著减小或以较小尺寸制造，因此，能够减小主体9401和壳9402的尺寸和重量。关于此实施方案的蜂窝式电话，可达到低功耗和尺寸及重量减小，因此，蜂窝式电话可作为应用于携带的产品提供。
图12A至12C显示一种蜂窝式电话的结构的实例，这种结构不同于图6E蜂窝式电话的结构。图12A为前视图，图12B为后视图，图12C为展开视图。图12A至12C中的蜂窝式电话为一种所谓的智能电话(smartphone)，这种智能电话具有蜂窝式电话和便携信息终端两种功能，并且除了语音通话外，还结合计算机以进行各种数据处理。
图12A至12C中所示的蜂窝式电话具有两个壳1001和1002。壳1001包括显示部分1101、扬声器1102、传声器1103、操作键1104、指点装置1105、摄像机镜头1106、外接终端1107、耳机终端1008等，而壳1002包括键盘1201、外存储器插槽1202、摄像机镜头1203、灯1204等。另外在壳1001中结合天线。
另外，除了以上结构外，蜂窝式电话还可结合非接触IC芯片、小型存储器装置等。
在显示部分1101中，可结合以上实施方案中所述的发光装置，并且可根据使用模式适当改变显示方向。蜂窝式电话在与显示部分1101相同的表面上提供有摄像机镜头1106，因此，蜂窝式电话可用作视频电话。另外，应用显示部分1101作为取景器，可用摄像机镜头1203和灯1204拍摄静止图像和移动图像。扬声器1102和传声器1103可用于视频通话、记录、回放等，而不限于视频通话。应用操作键1104，可打电话和接电话、输入简单信息(如e-mail等)、滚屏、移动光标等。另外，相互重叠的壳1001和壳1002(图12A)如图12C中所示通过滑动展开，并且可用作便携式信息终端。以此情况下，可用键盘1201和指点装置1105进行顺利操作。外接终端1107可连接到AC适配器和各种类型的线(如USB线)，并且可充电、与计算机交流数据等。另外，通过将记录介质插入外存储器插槽1202，可储存并传送大量数据。
另外，除了以上功能外，蜂窝式电话还可包括红外通信功能、电视接收功能等。
图7显示一种音频回放装置，具体地讲，为一种汽车音响系统，包括主体70、显示部分702和操作键703和704。显示部分702可用以上实施方案中所述的发光装置(无源矩阵类型或有源矩阵类型)实现。另外，显示部分702可用分段类型发光装置形成。在任何情况下，使用本发明的实施方案的发光元件并应用机动车电源(12至42V)均可能形成明亮显示部分，同时达到较小功耗。另外，虽然本实施方案描述车载音响系统，但本发明的实施方案的发光装置也可用于便携式音响系统或家用音响系统。
图8显示一种数码播放器，作为音频回放装置的一个实例。图8中所示的数码播放器包括主体710、显示部分711、存储器部分712、操作部分713、耳机714等。应注意到，可用头戴式耳机或无线耳机代替耳机714。显示部分711可用以上实施方案中所述的发光装置(无源矩阵类型或有源矩阵类型)实现。另外，显示部分711可用分段类型发光装置形成。在任何情况下，使用本发明的实施方案的发光元件均可能形成明亮显示部分，此部分甚至可在使用二次电池(镍-氢电池等)时显示图像，同时达到较小功耗。用硬盘或非易失性存储器作为存储器部分712。例如，通过使用具有20至200千兆字节(GB)的记录容量的NAND型非易失性存储器并操作操作部分713，可记录并回放图像或声音(音乐)。应注意到，在显示部分702和显示部分711中，可相对于黑色背景显示白色字符，因此，可降低功耗。这对便携式音响系统特别有效。
如上所述，通过应用本发明的实施方案制造的发光装置的应用范围非常宽，因此发光装置应用于不同领域中的电子装置。通过应用本发明的实施方案，可制造具有消耗低功率的显示部分的电子装置。
本发明的实施方案应用的发光装置具有具备高发光效率的发光元件，因此，也可用作照明装置。应用本发明的实施方案的发光装置可发射具有高亮度的光，因此，优选用作照明装置。以下参考图9描述本发明的实施方案应用的发光元件用于照明装置的一个模式。
图9显示使用应用本发明的实施方案作为背光的发光装置的液晶显示装置，作为本发明的实施方案的发光装置用于照明装置的电子装置的实例。图9所示的液晶显示装置包括壳901、液晶层902、背光903和壳904，并且液晶层902连接到驱动IC 905上。将应用本发明的实施方案的发光装置用作背光903，并且通过终端906提供电流。
由于本发明的实施方案的发光装置薄且消耗较小功率，因此，通过用本发明的实施方案的发光装置作为液晶显示装置的背光，可减小液晶显示装置的厚度和功耗。另外，本发明的实施方案的发光装置为平面发射型照明装置，并且可具有大面积。因此，背光可具有大面积，并且可得到具有大面积的液晶显示装置。
图10显示用本发明的实施方案的发光装置作为台灯的照明装置之一的一个实例。图10所示的台灯包括壳2001和光源2002，并且本发明的实施方案的发光装置用作光源2002。由于本发明的实施方案的发光装置消耗较小功率，因此，台灯也消耗较小功率。
图11显示应用本发明的实施方案的发光装置用作室内照明装置3001的一个实例。由于本发明的实施方案的发光装置可具有大面积，因此，本发明的实施方案的发光装置可用作具有大面积的发光装置。另外，由于本发明的实施方案的发光装置消耗较小功率，因此，本发明的实施方案的发光装置可用作消耗较小功率的照明装置。因此，可将本发明的实施方案的电视装置3002(如图6A所示)放在室内，在此室内将应用本发明的实施方案的发光装置用作室内照明装置3001，并且可在此室内观看公众广播或电影。在此情况下，由于两种装置均消耗较小功率，因此可减小环境负荷。
应注意到，此实施方案可适当与另外的实施方案组合。
[实施例1]
在此实施例中将描述本发明的一个实施方案的有机半导体材料中的电子接受单元和空穴接受单元的实例。
如实施方案1中所述，难以评价本发明的实施方案的有机半导体材料的电子接受单元和空穴接受单元的电子亲和性和电离电位。因此，各单元的电子亲和性和电离电位用通式(G2A)表示的化合物评价，所述化合物相当于由通式(G1)表示的有机半导体材料的部分结构α。另外，空穴接受单元用通式(G2B)表示的化合物评价，所述化合物相当于由通式(G1)表示的有机半导体材料的部分结构b。
Figure BPA00001329801201231
在此实施例中，电子亲和性和电离电位用相当于通式(G2A)表示的部分结构α的2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201241
二唑和2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201242
唑通过循环伏安法(CV)测量评价。以下显示在此实施例中测量的2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201243
二唑和2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201244
唑的结构式。
Figure BPA00001329801201245
在此实施例中，电子亲和性和电离电位用相当于通式(G2B)表示的部分结构b的9-苯基-9H-咔唑和三苯基胺通过循环伏安法(CV)测量计算。以下显示在此实施例中测量的9-苯基-9H-咔唑和三苯基胺的结构式。
CV测量使用电化学分析仪(ALS 600A或600C型，BAS Inc.制造)。作为CV测量使用的溶液，用脱水二甲基甲酰胺(DMF，Sigma-Aldrich Inc.的产品，99.8％，目录编号22705-6)作为溶剂，并将高氯酸四正丁基铵(n-Bu4NClO4，Tokyo Chemical Industry Co.，Ltd.的产品，目录编号T0836)(其为一种支持电解质)溶于溶剂，使得高氯酸四正丁基铵的浓度为100mmol/L。另外，也将测量目标物质溶解，使其浓度为2mmol/L。另外，用铂电极(PTE铂电极，BAS Inc.制造)作为工作电极。用铂电极(VC-3 Pt反电极(5cm)，BAS Inc.制造)作为辅电极。用Ag/Ag+电极(RE7非水溶剂参比电极，BAS Inc.制造)作为参比电极。应注意到，测量在室温进行(20℃至25℃)。另外，在所有测量中，CV测量的扫描速度为0.1V/sec。
[计算相对于真空能级的参比电极的位能]
首先计算相对于真空能级的本实施例中所用参比电极(Ag/Ag+电极)的位能(eV)。即，计算Ag/Ag+电极的费米能级。已知二茂铁在甲醇中的氧化还原电位相对于标准氢电极为+0.610[V，相对于SHE](参考：Christian R.Goldsmith等人，J.Am.Chem.Soc，Vol.124，No.1，83-96页，2002)。另一方面，通过使用在本实施例中使用的参比电极，计算二茂铁在甲醇中的氧化还原电位为+0.11V[相对于Ag/Ag+]。因此发现，本实施例中所用的参比电极的位能比标准氢电极的位能低0.50[eV]。
在此，已知相对于真空能级的标准氢电极的位能为-4.44eV(参考：Toshihiro Ohnishi and Tamami Koyama，High Molecular EL Material，Kyoritsu Shuppan(高分子EL材料)，pp.64-67)。因此，相对于真空能级的本实施例中所用参比电极的位能可计算为-4.44-0.50＝-4.94[eV]。
<测量实施例1：2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201251
二唑>
首先，在此测量实施例中详述描述通过CV测量计算电离电位和电子亲和性。
进一步讲，图13显示2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201252
二唑的氧化特性的CV测量结果。通过从-0.14V到1.50V且然后从1.50V到-0.14V扫描相对于参比电极的工作电极的电位，进行氧化特性测量。
如图13所示，在氧化特性测量中，直到至少约1.20V，才出现指示氧化的峰。另外，即使在大于或等于1.20V电压有指示氧化的峰，由于大量电流流动的影响，也不能观察到那种峰。即，从此数据发现，2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201261
二唑的氧化电位大于或等于至少1.20V。在此，相对于真空能级的此实施例中所用参比电极的位能为-4.94[eV]，如上所述。因此，将CV测量中的1.20V氧化电位转化成HOMO能级，得到-(-4.94-1.20)＝-6.14eV。因此发现，2，5-二苯基-1，3，4-二唑的氧化电位大于或等于至少6.14eV。
图14显示2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201263
二唑的还原特性的CV测量结果。应注意到，通过从-1.45V到-2.70V且然后从-2.70V到-1.45V扫描相对于参比电极的工作电极的电位，进行还原特性测量。
如图14所示，在还原特性测量中，还原峰电位Epc为-2.51V。另外，氧化峰电位Epa为-2.39V。因此，半波电位(Epc和Epa之间的中间电位)可计算为-2.45V。这显示，2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201264
二唑被-2.45[V，相对于Ag/Ag+]的电能还原，此能量相当于LUMO能级。在此，相对于真空能级的此实施例中所用参比电极的位能为-4.94[eV]，如上所述。因此发现2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201265
二唑的LUMO能级为-4.94-(-2.45)＝-2.49[eV]。因此，2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201266
二唑的电子亲和性计算为2.49eV。
<测量实施例2：2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201267
唑>
图15进一步显示2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201268
唑的氧化特性的CV测量结果。通过从-0.18V到1.50V且然后从1.50V到-0.18V扫描相对于参比电极的工作电极的电位，进行氧化特性测量。
如图15所示，在氧化特性测量中，直到至少约1.20V，才出现指示氧化的峰。另外，即使在大于或等于1.20V电压有指示氧化的峰，由于大量电流流动的影响，也不能观察到那种峰。即，从此数据发现，2-苯基苯并唑的氧化电位大于或等于至少1.20V。在此，相对于真空能级的此实施例中所用参比电极的位能为-4.94[eV]，如上所述。因此，将CV测量中的1.20V氧化电位转化成HOMO能级，得到-(-4.94-1.20)＝-6.14eV。因此发现，2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201272
唑的电离电位大于或等于至少6.14V。
图16显示2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201273
唑的还原特性的CV测量结果。应注意到，通过从-1.43V到-2.64V且然后从-2.64V到-1.43V扫描相对于参比电极的工作电极的电位，进行还原特性测量。
如图16所示，在还原特性测量中，还原峰电位Epc为-2.51V。另外，氧化峰电位Epa为-2.42V。因此，半波电位Epc和Epa之间的中间电位)可计算为-2.47V。这显示，2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201274
唑被-2.47[V，相对于Ag/Ag+]的电能还原，此能量相当于LUMO能级。在此，相对于真空能级的此实施例中所用参比电极的位能为-4.94[eV]，如上所述。因此，发现2-苯基苯并唑的LUMO能级为-4.94-(-2.47)＝-2.47[eV]。因此，2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201276
唑的电子亲和性计算为2.47eV。
<测量实施例3：苯基咔唑>
图17进一步显示苯基咔唑的氧化特性的CV测量结果。通过从-0.13V到1.15V且然后从1.15V到-0.13V扫描相对于参比电极的工作电极的电位，进行氧化特性测量。
如图17所示，在还原特性测量中，氧化峰电位Epc为1.02V。另外，还原峰电位Epc为0.86V。因此，半波电位(Epa和Epc之间的中间电位)可计算为0.94V。这显示，苯基咔唑被0.44[V，相对于Ag/Ag+]的电能氧化，此能量相当于HOMO能级。在此，相对于真空能级的此实施例中所用参比电极的位能为-4.94[eV]，如上所述。因此，发现苯基咔唑的HOMO能级为-4.94-0.94＝-5.88[eV]。因此，苯基咔唑的电离电位计算为5.88[eV]。
图18显示苯基咔唑的还原特性的CV测量结果。应注意到，通过从-1.10V到-3.00V且然后从-3.00V到-1.10V扫描相对于参比电极的工作电极的电位，进行还原特性测量。
如图18所示，在还原特性测量中，直到至少约-2.70V，才出现指示还原的峰。另外，即使在小于或等于-2.70V电压有指示还原的峰，由于大量电流流动的影响，也不能观察到那种峰。即，从此数据发现，苯基咔唑的还原电位小于或等于至少-2.70V。在此，相对于真空能级的此实施例中所用参比电极的位能为-4.94[eV]，如上所述。因此，将CV测量中的-2.70V还原电位转化成LUMO能级，得到-4.94-(-2.70)＝-2.24eV。因此发现，苯基咔唑的电子亲和性小于或等于至少2.24eV。
<测量实施例4：三苯基胺>
图19显示三苯基胺的氧化特性的CV测量结果。通过从0.01V到0.73V且然后从0.73V到0.01V扫描相对于参比电极的工作电极的电位，进行氧化特性测量。
如图19所示，在氧化特性测量中，氧化峰电位Epa为0.67V。另外，还原峰电位Epc为0.50V。因此，半波电位(Epa和Epc之间的中间电位)可计算为0.59V。这显示，三苯基胺被0.44[V，相对于Ag/Ag+]的电能氧化，此能量相当于HOMO能级。在此，相对于真空能级的此实施例中所用参比电极的位能为-4.94[eV]，如上所述。因此，发现三苯基胺的HOMO能级为-4.94-0.59＝-5.53[eV]。因此，三苯基胺的电离电位计算为5.53[eV]。
图20显示三苯基胺的还原特性的CV测量结果。应注意到，通过从-1.08V到-3.00V且然后从-3.00V到-1.08V扫描相对于参比电极的工作电极的电位，进行还原特性测量。
如图20所示，在还原特性测量中，直到至少约-2.70V，才出现指示还原的峰。另外，即使在小于或等于-2.70V电压有指示还原的峰，由于大量电流流动的影响，也不能观察到那种峰。即，从此数据发现，三苯基胺的还原电位小于或等于至少-2.70V。在此，相对于真空能级的此实施例中所用参比电极的位能为-4.94[eV]，如上所述。因此，将CV测量中的-2.70V还原电位转化成LUMO能级，得到-4.94-(-2.70)＝-2.24eV。因此发现，三苯基胺的电子亲和性小于或等于至少2.24eV。
在以上测量结果中计算的2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201291
二唑、2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201292
唑、9-苯基-9H-咔唑和三苯基胺的电子亲和性和电离电位显示于表1中。
表1
Figure BPA00001329801201293
从表1明显看到，2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201294
二唑和2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201295
唑具有高于9-苯基-9H-咔唑和三苯基胺的电子亲和性和电离电位。
进一步讲，2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201296
二唑和2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201297
唑的电子亲和性大于或等于2.4eV并且小于或等于3.5eV，9-苯基-9H-咔唑和三苯基胺的电离电位大于或等于5.0eV并且小于或等于6.0eV。
因此，可优选用为2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201298
二唑骨架的4-(5-苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201299
二唑-2-基)苯基或为2-苯基苯并唑骨架的4-(苯并
Figure BPA000013298012012911
唑-2-基)作为本发明的实施方案的有机半导体材料的部分结构α。可优选用具有9-苯基-9H-咔唑骨架的4-(9H-咔唑-9-基)或为三苯基胺骨架的4-(二苯基氨基)苯基作为部分结构b。
[实施例2]
在此实施例中将描述具有在实施例1中描述的电子接受单元和空穴接受单元的有机半导体材料。
通过组合实施例1中所述化合物的部分结构α和部分结构b，合成四种有机半导体材料。以下显示合成的有机半导体材料的结构式。
Figure BPA00001329801201301
由结构式(421)表示的9-[4″′-(5-苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201302
二唑-2-基)-[1，1′:2′，1″:2″，1″′]联四苯-4-基)]-9H-咔唑(Z-CzPO11)具有具备2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201303
二唑骨架的4-(5-苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201304
二唑-2-基)苯基作为部分结构α，并且具有具备9-苯基-9H-咔唑骨架的4-(9H-咔唑-9-基)作为部分结构b。
由结构式(460)表示的4-[4″-(5-苯基-1，3，4，-
Figure BPA00001329801201305
二唑-2-基)-[1，1′:2′，1″]联三苯-2-基]三苯基胺(Z-DPhAO11)具有具备2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201306
二唑骨架的4-(5-苯基-1，3，4-二唑-2-基)苯基作为部分结构α，并且具有具备三苯基胺骨架的4-(二苯基氨基)苯基作为部分结构b。
由结构式(101)表示的9-[4″′-(苯并
Figure BPA00001329801201312
唑-2-基)-[1，1′:2′，1″:2″，1″′]-联四苯-4-基)]-9H-咔唑(Z-CzPBOx)具有具备2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201313
唑骨架的4-(苯并
Figure BPA00001329801201314
唑-2-基)作为部分结构α，并且具有具备9-苯基-9H-咔唑骨架的4-(9H-咔唑-9-基)作为部分结构b。
由结构式(201)表示的4-[4″-(苯并
Figure BPA00001329801201315
唑-2-基)-[1，1′:2′，1″]联四苯-2-基]三苯基胺(Z-DPhABOx)具有具备2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201316
唑骨架的4-(苯并
Figure BPA00001329801201317
唑-2-基)作为部分结构α，并且具有具备三苯基胺骨架的4-(二苯基氨基)苯基作为部分结构b。
测量这些有机半导体材料的物理性质。具体地讲，进行CV测量和吸收光谱和发射光谱的测量。
CV测量在与实施例1相同的条件下进行。测量使用电化学分析仪(ALS 600A或600C型，BAS Inc.制造)。作为CV测量使用的溶液，用脱水二甲基甲酰胺(DMF，Sigma-Aldrich Inc.的产品，99.8％，目录编号22705-6)作为溶剂，并将高氯酸四正丁基铵(n-Bu4NClO4，TokyoChemical Industry Co.，Ltd.的产品，目录编号T0836)(其为一种支持电解质)溶于溶剂，使得高氯酸四正丁基铵的浓度为100mmol/L。另外，也将测量目标物质溶解，使其浓度为2mmol/L。另外，用铂电极(PTE铂电极，BAS Inc.制造)作为工作电极。用铂电极(VC-3Pt反电极(5cm)，BAS Inc.制造)作为辅电极。用Ag/Ag+电极(RE7非水溶剂参比电极，BAS Inc.制造)作为参比电极。应注意到，测量在室温进行(20℃至25℃)。另外，在所有测量中，CV测量的扫描速度为0.1V/sec。
吸收光谱和发射光谱的测量用紫外-可见分光光度计(V-550，JASCO Corporation制造)进行。将溶液放入石英池，并显示吸收光谱，从此吸收光谱减去在只将甲苯放入石英池时测量的吸收光谱。薄膜样品分别通过在石英衬底上蒸发形成，并显示吸收光谱，从此吸收光谱减去石英衬底的吸收光谱。
<Z-CzPO11>
如下测量Z-CzPO11的氧化特性。使相对于参比电极的工作电极的电位从-0.35V改变到1.01V，然后从1.01V改变到-0.35V。将此电位改变认作为一个循环，进行100个循环的测量。另外，如下测量Z-CzPO11的还原特性。使相对于参比电极的工作电极的电位从-1.51V改变到-2.50V，然后从-2.50V改变到-1.51V。将此电位改变认作为一个循环，进行100个循环的测量。
图21显示Z-CzPO11在氧化侧的CV测量结果，图22显示Z-CzPO11在还原侧的CV测量结果。在各图21和22中，水平轴指示相对于参比电极的工作电极的电位(V)，垂直轴指示在工作电极和辅电极之间流动的电流值(A)。在图21中，在1.04V(相对于Ag/Ag+电极)观察到指示氧化的电流。在图22中，在-2.40V(相对于Ag/Ag+电极)观察到指示还原的电流。由于氧化和还原两者均发生，因此发现Z-CzPO11为电子和空穴两者均能够注入的材料，即双极材料。
尽管重复进行100个扫描循环，但在CV曲线的峰位置和峰强度在氧化和还原中几乎不变。从这一结果发现，作为本发明有机半导体材料的Z-CzPO11对重复氧化和还原非常稳定。即，发现Z-CzPO11电化学稳定。
Z-CzPO11的电离电位和电子亲和性从CV测量结果计算。
如图21所示，在氧化特性测量中，氧化峰电位Epa为1.04V。另外，还原峰电位Epc为0.85V。因此，半波电位(Epa和Epc之间的中间电位)可计算为0.95V。由于在此实施例中使用与实施例1中相同的参比电极，因此，相对于真空能级的参比电极的位能为-4.94[eV]。因此，发现Z-CzPO11的HOMO能级为-4.94-0.95＝-5.89[eV]。因此，Z-CzPO11的电离电位计算为5.89[eV]。
如图22所示，在还原特性测量中，还原峰电位Epc为-2.40V。另外，氧化峰电位Epa为-2.30V。因此，半波电位(Epc和Epa之间的中间电位)可计算为-2.35V。由于在此实施例中使用与实施例1中相同的参比电极，因此，相对于真空能级的参比电极的位能为-4.94[eV]。因此，发现Z-CzPO11的LUMO能级为-4.94-(-2.35)＝-2.49[eV]。因此，Z-CzPO11的电子亲和性计算为2.59[eV]。
图23A显示包含在甲苯溶液中的Z-CzPO11的吸收光谱和发射光谱，图23B显示Z-CzPO11的薄膜的吸收光谱和发射光谱。在图23A和23B中，水平轴指示波长(nm)，垂直轴指示强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况下，在约302nm观察到吸收。在甲苯溶液的情况下，最大发射波长为392nm(激发波长：320nm)。在薄膜的情况下，在约236nm和298nm观察到吸收。在薄膜的情况下，最大发射波长为407nm(激发波长：321nm)。
应用Z-CzPO11的薄膜的吸收光谱数据，假定直接跃迁从Tauc曲线图得到吸收边缘，将吸收边缘认作为光能隙。然后估计能隙，为3.64eV。因此发现Z-CzPO11具有大的光能隙。
<Z-DPhAO11>
Z-DPhAO11的氧化特性如下测量。使相对于参比电极的工作电极的电位从-0.31V改变到0.75V，然后从0.75V改变到-0.31V。将此电位改变认作为一个循环，进行100个循环的测量。另外，如下测量Z-DPhAO11的还原特性。使相对于参比电极的工作电极的电位从-1.36V改变到-2.50V，然后从-2.50V改变到-1.36V。将此电位改变认作为一个循环，进行100个循环的测量。
图24显示Z-DPhAO11在氧化侧的CV测量结果，图25显示Z-DPhAO11在还原侧的CV测量结果。在各图24和25中，水平轴指示相对于参比电极的工作电极的电位(V)，垂直轴指示在工作电极和辅电极之间流动的电流值(A)。在图24中，在约0.65V(相对于Ag/Ag+电极)观察到指示还原的电流。在图25中，在约-2.43V(相对于Ag/Ag+电极)观察到指示还原的电流。由于发生氧化和还原，因此发现Z-DPhAO11为电子和空穴能够注入的材料，即双极材料。
尽管重复进行100个扫描循环，但在CV曲线的峰位置在氧化和还原中几乎不变。从这一结果发现，为本发明有机半导体材料的Z-DPhAO11对重复氧化和还原非常稳定。即，发现Z-DPhAO11电化学稳定。
Z-DPhAO11的电离电位和电子亲和性从CV测量结果计算。
如图24所示，在氧化特性测量中，氧化峰电位Epa为0.65V。另外，还原峰电位Epc为0.51V。因此，半波电位(Epa和Epc之间的中间电位)可计算为0.58V。由于在此实施例中使用与实施例1中相同的参比电极，因此，相对于真空能级的参比电极的位能为-4.94[eV]。因此，发现Z-DPhAO11的HOMO能级为-4.94-0.58＝-5.52[eV]。因此，Z-DPhAO11的电离电位计算为5.52[eV]。
如图25所示，在还原特性测量中，还原峰电位Epc为-2.43V。另外，氧化峰电位Epa为-2.31V。因此，半波电位(Epc和Epa之间的中间电位)可计算为-2.37V。由于在此实施例中使用与实施例1中相同的参比电极，因此，相对于真空能级的参比电极的位能为-4.94[eV]。因此，发现Z-DPhAO11的LUMO能级为-4.94-(-2.37)＝-2.57[eV]。因此，Z-DPhAO11的电子亲和性计算为2.57[eV]。
图26A显示包含在甲苯溶液中的Z-DPhAO11的吸收光谱和发射光谱，图26B显示Z-DPhAO11的薄膜的吸收光谱和发射光谱。在图26A和26B中，水平轴指示波长(nm)，垂直轴指示强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况下，在约305nm观察到吸收。在甲苯溶液的情况下，最大发射波长为446nm(激发波长：334nm)。在薄膜的情况下，在约309nm观察到吸收。在薄膜的情况下，最大发射波长为440nm(激发波长：322nm)。
应用Z-DPhAO11的薄膜的吸收光谱数据，假定直接跃迁从Tauc曲线图得到吸收边缘，将吸收边缘认作为光能隙。然后估计能隙，为3.62eV。因此发现Z-DPhAO11具有大的光能隙。
<Z-CzPBOx>
Z-CzPBOx的氧化特性如下测量。使相对于参比电极的工作电极的电位从-0.16V改变到1.10V，然后从？1.10V改变到-0.16V。将此电位改变认作为一个循环，进行100个循环的测量。另外，如下测量Z-CzPBOx的还原特性。使相对于参比电极的工作电极的电位从-1.24V改变到-2.55V，然后从-2.55V改变到-1.24V。将此电位改变认作为一个循环，进行100个循环的测量。
图27显示Z-CzPBOx在氧化侧的CV测量结果，图28显示Z-CzPBOx在还原侧的CV测量结果。在各图27和28中，水平轴指示相对于参比电极的工作电极的电位(V)，垂直轴指示在工作电极和辅电极之间流动的电流值(A)。在图27中，在约0.98V(相对于Ag/Ag+电极)观察到指示还原的电流。在图28中，在约-2.41V(相对于Ag/Ag+电极)观察到指示还原的电流。由于氧化和还原两者均发生，因此发现Z-CzPBOx为电子和空穴两者均能够注入的材料，即双极材料。
尽管100个扫描循环重复进行，但在CV曲线的峰位置和峰强度在氧化和还原中几乎不变。从这一结果发现，为本发明有机半导体材料的Z-CzPBOx对重复氧化和还原非常稳定。即，发现Z-CzPBOx电化学稳定。
Z-CzPBOx的电离电位和电子亲和性从CV测量结果计算。
如图27所示，在氧化特性测量中，氧化峰电位Epa为0.98V。另外，还原峰电位Epc为0.85V。因此，半波电位(Epa和Epc之间的中间电位)可计算为0.92V。由于在此实施例中使用与实施例1中相同的参比电极，因此，相对于真空能级的参比电极的位能为-4.94[eV]。因此，发现Z-CzPBOx的HOMO能级为-4.94-0.92＝-5.86[eV]。因此，Z-CzPBOx的电离电位计算为5.86[eV]。
如图28所示，在还原特性测量中，还原峰电位Epc为-2.41V。另外，氧化峰电位Epa为-2.28V。因此，半波电位(Epc和Epa之间的中间电位)可计算为-2.35V。由于在此实施例中使用与实施例1中相同的参比电极，因此，相对于真空能级的参比电极的位能为-4.94[eV]。因此，发现Z-CzPBOx的LUMO能级为-4.94-(-2.35)＝-2.60[eV]。因此，Z-CzPBOx的电子亲和性计算为2.60[eV]。
图29A显示包含在甲苯溶液中的Z-CzPBOx的吸收光谱和发射光谱，图29B显示Z-CzPBOx的薄膜的吸收光谱和发射光谱。在图29A和29B中，水平轴指示波长(nm)，垂直轴指示强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况下，在约312nm观察到吸收。在甲苯溶液的情况下，最大发射波长为390nm(激发波长：324nm)。在薄膜的情况下，在约236nm、299nm和317nm观察到吸收。在薄膜的情况下，最大发射波长为410nm(激发波长：345nm)。
应用Z-CzPBOx的薄膜的吸收光谱数据，假定直接跃迁从Tauc曲线图得到吸收边缘，将吸收边缘认作为光能隙。然后估计能隙，为3.46eV。因此发现Z-CzPBOx具有大的光能隙。
<Z-DPhABOx>
Z-DPhABOx的氧化特性如下测量。使相对于参比电极的工作电极的电位从0.02V改变到0.80V，然后从0.80V改变到0.02V。将此电位改变认作为一个循环，进行100个循环的测量。另外，如下测量Z-DPhABOx的还原特性。使相对于参比电极的工作电极的电位从-1.32V改变到-2.55V，然后从-2.55V改变到-1.32V。将此电位改变认作为一个循环，进行100个循环的测量。
图30显示Z-DPhABOx在氧化侧的CV测量结果，图31显示Z-DPhABOx在还原侧的CV测量结果。在各图30和31中，水平轴指示相对于参比电极的工作电极的电位(V)，垂直轴指示在工作电极和辅电极之间流动的电流值(A)。在图30中，在约0.63V(相对于Ag/Ag+电极)观察到指示还原的电流。在图31中，在约-2.18V(相对于Ag/Ag+电极)观察到指示还原的电流。由于发生氧化和还原，因此发现Z-DPhABOx为电子和空穴能够注入的材料，即双极材料。
尽管100个扫描循环重复进行，但在CV曲线的峰位置和峰强度在氧化和还原中几乎不变。从这一结果发现，为本发明有机半导体材料的Z-DPhABOx对重复氧化和还原非常稳定。即，发现Z-DPhABOx电化学稳定。
Z-DPhABOx的电离电位和电子亲和性从CV测量结果计算。
如图30所示，在氧化特性测量中，氧化峰电位Epa为0.63V。另外，还原峰电位Epc为0.51V。因此，半波电位(Epa和Epc之间的中间电位)可计算为0.57V。由于在此实施例中使用与实施例1中相同的参比电极，因此，相对于真空能级的参比电极的位能为-4.94[eV]。因此，发现Z-DPhABOx的HOMO能级为-4.94-0.57＝-5.51[eV]。因此，Z-DPhABOx的电离电位计算为5.51[eV]。
如图31所示，在还原特性测量中，还原峰电位Epc为-2.42V。另外，氧化峰电位Epa为-2.29V。因此，半波电位(Epc和Epa之间的中间电位)可计算为-2.36V。由于在此实施例中使用与实施例1中相同的参比电极，因此，相对于真空能级的参比电极的位能为-4.94[eV]。因此，发现Z-DPhABOx的LUMO能级为-4.94-(-2.36)＝-2.59[eV]。因此，Z-DPhABOx的电子亲和性计算为2.59[eV]。
图32A显示包含在甲苯溶液中的Z-DPhABOx的吸收光谱和发射光谱，图32B显示Z-DPhABOx的薄膜的吸收光谱和发射光谱。在图32A和32B中，水平轴指示波长(nm)，垂直轴指示强度(任意单位)。在甲苯溶液的情况下，在约310nm观察到吸收。在甲苯溶液的情况下，最大发射波长为450nm(激发波长：319nm)。在薄膜的情况下，在约318nm观察到吸收。在薄膜的情况下，最大发射波长为450nm(激发波长：344nm)。
应用Z-DPhABOx的薄膜的吸收光谱数据，假定直接跃迁从Tauc曲线图得到吸收边缘，将吸收边缘认作为光能隙。然后估计能隙，为3.42eV。因此发现Z-DPhABOx具有大的光能隙。
在以上测量结果中计算的Z-CzPO11、Z-DPhAO11、Z-CzPBOx和Z-DPhABOx的电子亲和性和电离电位显示于表2中。
表2
从表2明显看到，具有相同部分结构b的Z-CzPO11和Z-CzPBOx的电离电位基本相同，并且其电离电位基本与表1中所示9-苯基-9H-咔唑的电离电位相同。类似地，具有相同部分结构b的Z-DPhAO11和Z-DPhABOx的电离电位基本相同，并且其电离电位基本与表1中所示三苯基胺的电离电位相同。换句话讲，空穴接受单元的电离电位基本与有机半导体材料相同。
另一方面，关于电子接受单元，Z-CzPO11、Z-DPhAO11、Z-CzPBOx和Z-DPhABOx的电子亲和性基本相同，并且基本与表1中所示2，5-二苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201382
二唑和2-苯基苯并
Figure BPA00001329801201383
唑相同。
从这些结果，可以说，在本发明的有机半导体材料中，共轭扩展受亚联四苯基抑制，并且电子接受单元和空穴接受单元之间在分子中的相互作用受到抑制。因此发现，本发明的有机半导体材料保持电子接受单元和空穴接受单元的部分性质，并且为可传输电子和空穴两者的双极材料。另外认为，甚至在分子中同时使用具有大电子亲和性的电子接受单元和具有小电离电位的空穴接受单元时，也能得到具有大带隙的有机半导体材料。
[实施例3]
在此实施例中，参考图33描述应用实施例2中所述有机半导体材料的发光元件的一个实例。以下显示此实施例中所用材料的结构式。结构式已经显示的材料省略。
Figure BPA00001329801201401
以下描述制造此实施例的发光元件的方法。
(发光元件1)
首先在玻璃衬底2101上通过溅射方法形成含氧化硅的氧化锡铟(ITSO)薄膜，以形成第一电极2102。应注意到，厚度为110nm，电极区域为2mm×2mm。
下一步，将提供有第一电极2102的衬底固定到提供在真空蒸发装置中的衬底固定器上，以使形成有第一电极2102的一侧向下。在薄膜形成室中的压力降低到约10-4Pa后，通过4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(NPB)和氧化钼(VI)的共蒸发，在第一电极2102上形成含有机化合物和无机化合物的复合材料的层2111。将层2111的厚度设置为40nm，将NPB与氧化钼(VI)的重量比控制到4∶1(＝NPB∶氧化钼)。应注意到，共蒸发方法是指在一个处理室中从多个蒸发源同时进行蒸发使用的蒸发方法。
下一步，通过使用电阻加热的蒸发方法使4-(9H-咔唑-9-基)-4′-苯基三苯基胺(YGAlBP)沉积到具有20nm厚度，以在含复合材料的层2111上形成空穴传输层2112。
使由结构式(421)表示的Z-CzPO11和乙酰丙酮根双(2-苯基吡啶根-N，C2′]合铱(III)(Ir(ppy)2(acac))共蒸发，从而在空穴传输层2112上使发光层2113形成为40nm厚度。在此，将Z-CzPO11与Ir(ppy)2(acac)的重量比调节为1∶0.06(＝Z-CzPO 11∶Ir(ppy)2(acac))。
随后，通过使用电阻加热的蒸发方法使双(2-甲基-8-羟基喹啉根)(4-苯基苯酚根)合铝(III)(BAlq)在发光层2113上沉积到10nm厚度，从而形成第一电子传输层2114A。另外，通过使用电阻加热的蒸发方法使红菲绕啉(BPhen)沉积到第一电子传输层2114A上，以具有20nm厚度，从而形成第二电子传输层2114B。
另外，使氟化锂薄膜在第二电子传输层2114B上沉积到1nm厚度，从而形成电子注入层2115。
最后，通过使用电阻加热的蒸发方法使铝薄膜在电子注入层2115上形成到200nm厚度，以形成第二电极2104。因此制造发光元件1。
(发光元件2)
以与发光元件1类似的方式，使用与发光元件1相同的衬底，用由结构式(460)表示的Z-DPhAO11代替Z-CzPO11制造发光元件2。即，使Z-DPhAO11和Ir(ppy)2(acac)共蒸发，从而在空穴传输层2112上使发光层2113形成为40nm厚度。在此，将Z-DPhAO11与Ir(ppy)2(acac)的重量比调节为1∶0.06(＝Z-DPhAO11∶Ir(ppy)2(acac))。以与发光元件1类似的方式形成发光层2113以外的层。
不暴露于大气，在手套箱中在氮气气氛下密封如此得到的发光元件1和2。然后测量这些发光元件的工作特性。测量在室温进行(在25℃保持的气氛)。
图34显示发光元件1和发光元件2的电流密度-亮度特性。图35显示电压-亮度特性。图36显示亮度-电流效率特性。图34和35显示测量数据。根据这些数据计算亮度-电流效率特性(图36)。
另外，在1mA电流下的发光光谱显示于图37中。从图37中所示结果可以看到，发光元件1和2的发光为源于Ir(ppy)2(acac)的发光。可以看到，由于本发明的有机半导体材料具有高三重激发能，通过用其作为发光层的主体材料，有效地从显示绿光的磷光化合物获得发光。
在850cd/m2亮度处的发光元件1的CIE色坐标为x＝0.35，y＝0.62，并且显示绿色发光。另外，在850cd/m2亮度处的发光元件1的电流效率和外量子效率分别为70cd/A和19.5％，因此，发光元件1具有极高的发射效率。在850cd/m2亮度处的电压和电流密度分别为4.4V和1.21mA/cm2。发光元件1的功率效率为501m/W，因此发光元件1具有极高的功率效率。而且，能量转换效率经计算为9.9％，该效率高。另外从图36可以看到，发光元件1具有最高70cd/A的极高的电流效率。
在830cd/m2亮度处的发光元件2的CIE色坐标为x＝0.35，y＝0.62，并且显示绿色发光。另外，在830cd/m2亮度处的发光元件2的电流效率和外量子效率分别为72cd/A和20.1％，因此，发光元件2具有极高的发射效率。在830cd/m2亮度处的电压和电流密度分别为4.6V和1.15mA/cm2。发光元件2的功率效率为491m/W，因此发光元件2具有极高的功率效率。另外，能量转换效率经计算为9.8％，该效率高。另外从图36可以看到，发光元件2具有最高72cd/A的极高的电流效率。
从上面看到，通过应用本发明的实施方案，可得到具有极高的发射效率的发光元件。另外，可得到具有低驱动电压的发光元件。发射效率极高，驱动电压减小，因此，可减小功耗。
[实施例4]
在此实施例中，参考图33描述应用实施例2中所述有机半导体材料的发光元件的一个实例。以下显示此实施例中所用材料的结构式。结构式已经显示的材料省略。
Figure BPA00001329801201431
以下描述制造此实施例的发光元件的方法。
(发光元件3)
用三(8-羟基喹啉根)合铝(III)(Alq)代替在实施例3中使用的发光元件1的BAlq制造发光元件3。即，使Alq薄膜沉积到10nm厚度，以形成第一电子传输层2114A。除了第一电子传输层2114A外，以与发光元件1类似的方式形成发光元件3。
不暴露于大气，在手套箱中在氮气气氛下密封如此得到的发光元件3。然后测量发光元件的工作特性。测量在室温进行(在25℃保持的气氛)。
图38显示发光元件3的电流密度-亮度特性。图39显示电压-亮度特性。图40显示亮度-电流效率特性。图38和图39显示测量数据。根据这些数据计算亮度-电流效率特性(图40)。
另外，在1mA电流下的发光光谱显示于图41中。从图41中所示结果可以看到，发光元件3的发光为源于Ir(ppy)2(acac)的发光。可以看到，由于本发明的有机半导体材料具有高三重激发能，通过用其作为发光层的主体材料，有效地从显示绿光的磷光化合物获得发光。
在1020cd/m2亮度下的发光元件3的CIE色坐标为x＝0.35，y＝0.62，并且显示绿色发光。另外，在1020cd/m2亮度下的发光元件3的电流效率和外量子效率分别为69cd/A和18.9％，因此，发光元件3具有极高的发射效率。在1020cd/m2亮度下的电压和电流密度分别为4.6V和1.48mA/cm2。发光元件3的功率效率为471m/W，因此发光元件3具有极高的功率效率。另外，能量转换效率经计算为9.2％，该效率高。另外从图40可以看到，发光元件3具有最高69cd/A的极高的电流效率。
从上面看到，通过应用本发明的实施方案，可得到具有极高的发射效率的发光元件。另外，可得到具有低驱动电压的发光元件。发射效率极高，驱动电压减小，因此，可减小功耗。
[实施例5]
在此实施例中，参考图33描述应用实施例2中所述有机半导体材料的发光元件的一个实例。
以下描述制造此实施例的发光元件的方法。
(发光元件4)
以与发光元件1类似的方式制造发光元件4，不同之处在于用由结构式(101)表示的Z-CzPBOx代替实施例3中所用发光元件1的Z-CzPO11。即，使Z-CzPBOx和Ir(ppy)2(acac)共蒸发，从而在空穴传输层2112上使发光层2113形成为40nm厚度。在此，将Z-CzPBOx与Ir(ppy)2(acac)的重量比调节为1∶0.06(＝Z-CzPBOx∶Ir(ppy)2(acac))。以与发光元件1类似的方式形成发光层2113以外的层。
(发光元件5)
使用与发光元件4相同的衬底，以与发光元件4类似的方式制造发光元件5，不同之处在于用由结构式(201)表示的Z-DPhABOx代替Z-CzPBOx。即，使Z-DPhABOx和Ir(ppy)2(acac)共蒸发，从而在空穴传输层2112上使发光层2113形成为40nm厚度。在此，将Z-DPhABOx与Ir(ppy)2(acac)的重量比调节为1∶0.06(＝Z-DPhABOx∶Ir(ppy)2(acac))。以与发光元件4类似的方式形成发光层2113以外的层。
不暴露于大气，在手套箱中在氮气气氛下密封如此得到的发光元件4和5。然后测量这些发光元件的工作特性。测量在室温进行(在25℃保持的气氛)。
图42显示发光元件4和发光元件5的电流密度-亮度特性。图43显示电压-亮度特性。图44显示亮度-电流效率特性。图42和图43显示测量数据。根据这些数据计算亮度-电流效率特性(图44)。
另外，在1mA电流下的发光光谱显示于图45中。从图45中所示结果可以看到，发光元件4和5的发光为源于Ir(ppy)2(acac)的发光。可以看到，由于实施方案2中所述苯并
Figure BPA00001329801201461
唑衍生物具有高三重激发能，通过用其作为发光层的主体材料，有效地从显示绿光的磷光化合物获得发光。
在1080cd/m2亮度下的发光元件4的CIE色坐标为x＝0.35，y＝0.62，并且显示绿色发光。另外，在1080cd/m2亮度下的发光元件4的电流效率和外量子效率分别为49cd/A和13.6％，因此，发光元件4具有高发射效率。在1080cd/m2亮度下的电压和电流密度分别为5.8V和2.22mA/cm2。发光元件4的功率效率为261m/W，因此发光元件4具有高功率效率。另外，能量转换效率经计算为5.3％，该效率高。另外从图44可以看到，发光元件4具有最高54cd/A的高电流效率。
在850cd/m2亮度下的发光元件5的CIE色坐标为x＝0.35，y＝0.62，并且显示绿色发光。另外，在850cd/m2亮度下的发光元件5的电流效率和外量子效率分别为37cd/A和10.4％，因此，发光元件5具有高发射效率。在850cd/m2亮度下的电压和电流密度分别为5.4V和2.27mA/cm2。发光元件5的功率效率为221m/W，因此发光元件5具有高功率效率。另外，能量转换效率经计算为4.3％，该效率高。另外从图44可以看到，发光元件5具有最高55cd/A的高电流效率。
从上面看到，通过应用本发明的实施方案，可得到具有极高的发射效率的发光元件。另外，可得到具有低驱动电压的发光元件。发射效率极高，驱动电压减小，因此，可减小功耗。
[实施例6]
在此实施例中，参考图33描述应用实施例2中所述有机半导体材料的发光元件的一个实例。
以下描述制造此实施例的发光元件的方法。
(发光元件6)
用三(8-羟基喹啉根)合铝(III)(Alq)代替实施例5中发光元件4的BAlq制造发光元件6。即，使Alq薄膜沉积到10nm厚度，以形成第一电子传输层2114A。除了第一电子传输层2114A外，以与发光元件4类似的方式形成发光元件6。
不暴露于大气，在手套箱中在氮气气氛下密封如此得到的发光元件6。然后测量发光元件的工作特性。测量在室温进行(在25℃保持的气氛)。
图46显示发光元件6的电流密度-亮度特性。图47显示电压-亮度特性。图48显示亮度-电流效率特性。图46和图47显示测量数据。根据这些数据计算亮度-电流效率特性(图48)。
另外，在1mA电流下的发光光谱显示于图49中。从图49中所示结果可以看到，发光元件6的发光为源于Ir(ppy)2(acac)的发光。可以看到，由于本发明的有机半导体材料具有高三重激发能，通过用其作为发光层的主体材料，有效地从显示绿光的磷光化合物获得发光。
在1150cd/m2亮度下的发光元件6的CIE色坐标为x＝0.35，y＝0.62，并且显示绿色发光。另外，在1150cd/m2亮度下的发光元件6的电流效率和外量子效率分别为70cd/A和19.3％，因此，发光元件6具有极高的发射效率。在1150cd/m2亮度下的电压和电流密度分别为6.2V和1.66mA/cm2。发光元件6的功率效率为351m/W，因此发光元件6具有高功率效率。另外，能量转换效率经计算为7.0％，该效率高。另外从图48可以看到，发光元件6具有最高70cd/A的高电流效率。
从上面看到，通过应用本发明的实施方案，可得到具有极高的发射效率的发光元件。另外，可得到具有低驱动电压的发光元件。发射效率极高，驱动电压减小，因此，可减小功耗。
[实施例7]
在此实施例中详细描述实施例2中所述本发明的一个实施方案的有机半导体材料的合成方法。
<合成实施例1：Z-CzPO11>以下描述9-[4″′-(5-苯基-1，3，4-二唑-2-基)-[1，1′:2′，1″:2″，1″′]联四苯-4-基)]-9H-咔唑(Z-CzPO11)的合成方法，所述化合物由以下结构式(421)表示，并且为实施方案3中所述
Figure BPA00001329801201482
二唑衍生物之一。
[步骤1：合成2-(2′-溴联苯-4-基)-5-苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201484
二唑]
(i)合成4-碘苯甲酰肼
4-碘苯甲酰肼的合成方案显示于(A-1)中。
Figure BPA00001329801201485
向200mL三颈烧瓶放入25g(90mmol)4-碘苯甲酸乙酯，向其加入80mL乙醇，并在室温搅拌混合物10分钟。在搅拌后，向溶液加入20mL一水合肼，并在80℃搅拌混合物5小时。在搅拌后，将约500mL水加入到混合物，并洗涤混合物。洗涤后，使混合物经过抽滤，收集固体，以98％收率得到23g白色针状固体。
(ii)合成1-苯甲酰基-2-(4-碘苯甲酰基)肼
1-苯甲酰基-2-(4-碘苯甲酰基)肼的合成方案显示于(A-2)中。
Figure BPA00001329801201491
向300mL三颈烧瓶放入15g(57mmol)4-碘苯甲酰肼，向其加入15mL N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)，并在室温搅拌混合物10分钟。在搅拌后，通过滴液漏斗向溶液滴入5mL N-甲基-2-吡咯烷酮和7.9mL(69mmol)苯甲酰氯的50mL混合溶液，并在室温搅拌溶液18小时。在搅拌后，向溶液加入水，并且沉淀固体。抽滤收集沉淀的固体。向约500mL碳酸氢钠饱和水溶液加入所收集的固体，搅拌并洗涤。在洗涤后，使混合物经过抽滤，得到固体。向约500mL水加入所得固体，搅拌并洗涤。在洗涤后，使混合物经过抽滤，得到固体。所得固体用甲醇洗涤，以97％收率得到20g粉状白色固体。
(iii)合成2-(4-碘苯基)-5-苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201492
二唑2-(4-碘苯基)-5-苯基-1，3，4-二唑的合成方案显示于(A-3)中。
Figure BPA00001329801201494
向300mL三颈烧瓶放入15g(41mmol)1-苯甲酰基-2-(4-碘苯甲酰基)肼，向其加入100mL三氯氧磷。在氮气流下、在100℃搅拌混合物5小时。在搅拌后，将溶液中的三氯氧磷蒸出，以得到固体。所得固体用水洗涤，然后用碳酸氢钠饱和水溶液洗涤。所得固体用甲醇洗涤，以63％收率得到9.0g粉状白色固体。
(vi)合成2-(2′-溴苯基-4-基)-5-苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201501
二唑2-(2′-溴苯基-4-基)-5-苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201502
二唑的合成方案显示于(A-4)中。
Figure BPA00001329801201503
向100mL三颈烧瓶放入5.0g(14mmol)2-(4-碘苯基)-5-苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201504
二唑、2.9g(14mmol)2-溴苯基硼酸、0.032g(0.14mmol)乙酸钯(II)和0.30g(1.0mmol)三(邻甲苯基)膦。向混合物加入40mL 1，2-二甲氧基乙烷(DME)和15mL 2M碳酸钾水溶液。在低压下使此混合物脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在90℃搅拌此混合物5小时。在反应后，将甲苯加入到混合物，使混合物分离成含水层和有机层，有机层按次序用碳酸钠的饱和水溶液和盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。
在干燥后，使此混合物经过抽滤，得到滤液。使所得滤液抽滤通过Celite(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.制造，目录编号531-16855)，以得到滤液。由所得滤液浓缩得到的化合物通过硅胶柱层析纯化。柱层析首先用甲苯作为展开剂，然后用甲苯和乙酸乙酯的混合溶剂(甲苯∶乙酸乙酯＝10∶1)作为展开剂。将所得级分浓缩，向其加入甲醇，用超声波辐射，以使固体沉淀。抽滤收集沉淀的固体。收集的固体用乙醇和己烷的混合溶剂重结晶，以58％收率得到3.1g粉状白色固体。
[步骤2：合成4′-(9H-咔唑-9-基)联苯-2-硼酸]
(i)合成9-(2′-溴苯基-4-基)-9H-咔唑
9-(2′-溴苯基-4-基)-9H-咔唑的合成方案显示于(B-1)中。
Figure BPA00001329801201511
向200mL三颈烧瓶放入5.0g(17mmol)4-(9H-咔唑-9-基)苯基硼酸、9.9g(35mmol)2-溴碘代苯、0.039g(0.17mmol)乙酸钯(II)和0.37g(1.2mmol)三(邻甲苯基)膦。在向混合物加入30mL甲苯、5mL乙醇、15mL 2M碳酸钾水溶液并使此混合物在低压下脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在90℃搅拌此混合物5小时。在搅拌后，将甲苯加入到混合物，有机层按次序用碳酸钠的饱和水溶液和盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使此混合物经过抽滤，得到滤液。浓缩所得滤液，并通过硅胶柱层析纯化。柱层析首先用己烷作为展开剂，然后用己烷和乙酸乙酯的混合溶剂(己烷∶乙酸乙酯＝20∶1)作为展开剂。将所得级分浓缩并干燥，以86％收率得到6.0g无色油状物质。
(ii)合成4′-(9H-咔唑-9-基)联苯-2-硼酸
4′-(9H-咔唑-9-基)联苯-2-硼酸的合成方案显示于(B-2)中。
Figure BPA00001329801201512
向300mL三颈烧瓶放入6.2g(16mmol)9-(2′-溴苯基)-9H-咔唑和100mL四氢呋喃(THF)的混合溶液。在低压下使溶液脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在-78℃搅拌溶液20分钟。在搅拌后，用注射器滴加12mL(19mmol)1.55mol/L正丁基锂的己烷溶液，并在-78℃搅拌溶液2小时。在搅拌后，加入4.0mL硼酸三甲酯，并在-78℃搅拌混合物1小时，然后搅拌约24小时，同时使混合物的温度逐渐回到室温。在搅拌后，向此溶液加入50mL 1M稀盐酸，并在室温搅拌溶液30分钟。在搅拌后，向此混合物加入乙酸乙酯，并用乙酸乙酯萃取。在萃取后，将萃取的溶液与有机层合并，并用盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使混合物经过抽滤，得到滤液。将所得滤液浓缩，并用氯仿和己烷的混合溶剂重结晶，以55％收率得到3.2g粉状白色固体。
[步骤3：合成Z-CzPO11]
Z-CzPO11的合成方案显示于(E-1)中。
Figure BPA00001329801201521
向100mL三颈烧瓶放入1.0g(2.7mmol)在合成实施例1的步骤1合成的2-(2′-溴联苯-4-基)-5-苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201522
二唑、1.0g(2.7mmol)4′-(9H-咔唑-9-基)联苯-2-硼酸、0.010g(0.045mmol)乙酸钯(II)和在合成实施例1的步骤2合成的0.10g(0.33mmol)三(邻甲苯基)膦。向溶液加入15mL1，2-二甲氧基乙烷(DME)和10mL 2M碳酸钾水溶液。在低压下使混合物脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在90℃搅拌此混合物10小时。在搅拌后，将氯仿加入到混合物，使混合物分离成含水层和有机层，有机层按次序用碳酸钠的饱和水溶液和盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使此混合物经过抽滤，得到滤液。使所得滤液抽滤通过Celite(Wako Pure ChemicalIndustries，Ltd.制造，目录编号531-16855)，以得到滤液。由所得滤液浓缩得到的化合物通过硅胶柱层析纯化。柱层析首先用甲苯作为展开剂，然后用甲苯和乙酸乙酯的混合溶剂(甲苯∶乙酸乙酯＝10∶1)作为展开剂。由所得级分浓缩得到的固体溶于氯仿，并通过高效液相层析(HPLC)纯化。层析用氯仿作为展开剂进行。由所得级分浓缩得到的固体用氯仿和甲醇的混合溶剂重结晶，以18％收率得到0.30g粉状白色固体。
所得化合物通过核磁共振(NMR)测量分析，由此证明化合物为9-[4″′-(5-苯基-1，3，4-
Figure BPA00001329801201531
二唑-2-基)-[1，1′:2′，1″:2″，1″′]联四苯-4-基)]-9H-咔唑(Z-CzPO11)。
以下显示1H NMR数据。
1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ＝6.79(d，J＝8.3Hz，2H)，6.88(d，J＝8.3Hz，2H)，7.22(d，J＝8.3Hz，2H)，7.25-7.33(m，4H)，7.39-7.62(m，13H)，7.84(d，J＝8.3Hz，2H)，8.09-8.18(m，4H)
另外，1H NMR图显示于图50A和50B中。应注意到，图50B显示图50A中6.5ppm至8.5ppm范围的放大图。
对所得Z-CzPO11进行热重-差热分析(TG-DTA)。测量使用热重-差热分析仪(TG/DTA-320，Seiko Instruments Inc.制造)，经发现，重量在大气压下相对于测量开始时的重量为95％处的温度(以后将此温度称为“5％失重温度”)为387℃。Z-CzPO11的玻璃化转变温度，用差示扫描量热法测量(Pyris 1 DSC，Perkin Elmer Co.，Ltd.制造))，为119℃。从这些结果发现，Z-CzPO11为具有有利的耐热性的材料。
<合成实施例2：Z-DPhAO11>
以下描述4-[4″-(5-苯基-1，3，4，-二唑-2-基)-[1，1′:2′，1″]联三苯-2-基]三苯基胺(Z-DPhAO11)的合成方法，所述化合物由结构式(460)表示，并且为实施方案3中所述的
Figure BPA00001329801201542
二唑衍生物之一。
Figure BPA00001329801201543
[步骤1：合成4′-(N，N-二苯基氨基)联苯-2-硼酸]
(i)合成4-(二苯基氨基)苯基硼酸
4-(二苯基氨基)苯基硼酸的合成方案显示于(C-1)中。
向500mL三颈烧瓶放入将10g(31mmol)4-溴三苯基胺溶于200mL四氢呋喃(THF)的溶液，并搅拌。在低压下使溶液脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在-78℃搅拌溶液20分钟。在搅拌后，用注射器滴加24mL(37mmol)1.55mol/L正丁基锂的己烷溶液，并在-78℃搅拌溶液2小时。在搅拌后，加入8.0mL(72mmol)硼酸三甲酯，并在-78℃搅拌混合物1小时，然后搅拌约24小时，同时使混合物的温度逐渐回到室温。在搅拌后，向此溶液加入50mL 1M稀盐酸，并在室温搅拌溶液30分钟。在搅拌后，向此混合物加入乙酸乙酯，并用乙酸乙酯萃取。在萃取后，将萃取的溶液与有机层合并，并用盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使此混合物经过抽滤，得到滤液。将所得滤液浓缩，并用甲苯和己烷的混合物溶剂重结晶，以62％收率得到5.5g粉状白色固体。
(ii)合成4-(2′-溴苯基)三苯基胺
4-(2′-溴苯基)三苯基胺的合成方案显示于(C-2)中。
Figure BPA00001329801201551
向200mL三颈烧瓶放入5.5g(19mmol)4-(二苯基氨基)苯基硼酸、11g(38mmol)2-溴碘代苯、0.043g(0.19mmol)乙酸钯(II)和0.41g(1.3mmol)三(邻甲苯基)膦。向混合物加入30mL甲苯、5mL乙醇和15mL 2M碳酸钾水溶液。在低压下使混合物脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在90℃搅拌混合物5小时。在搅拌后，将甲苯加入到混合物，有机层按次序用碳酸钠的饱和水溶液和盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使混合物经过抽滤，得到滤液。浓缩所得滤液，并通过硅胶柱层析进行纯化。柱层析首先用己烷作为展开剂，然后用己烷和乙酸乙酯的混合溶剂(己烷∶乙酸乙酯＝20∶1)作为展开剂。将所得级分浓缩并干燥，以65％收率得到4.9g无色油状物质。
(iii)合成4′-(二苯基氨基)联苯-2-硼酸
4′-(二苯基氨基)联苯-2-硼酸的合成方案显示于(C-3)中。
Figure BPA00001329801201561
向300mL三颈烧瓶放入4.9g(12mmol)4-(2-溴苯基)三苯基胺和100mL四氢呋喃(THF)的混合溶液。在低压下使溶液脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在-78℃搅拌溶液20分钟。在搅拌后，用注射器滴加9.5mL(15mmol)1.55mol/L正丁基锂的己烷溶液，并在-78℃搅拌溶液2小时。在搅拌后，将2.8mL(25mmol)硼酸三甲酯加入到混合物，并在-78℃搅拌混合物1小时，然后搅拌约18小时，同时使混合物的温度逐渐回到室温。在搅拌后，向此溶液加入50mL 1M稀盐酸，并在室温搅拌溶液30分钟。在搅拌后，向此混合物加入乙酸乙酯，并用乙酸乙酯萃取。在萃取后，将萃取的溶液与有机层合并，并用盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使混合物经过抽滤，得到滤液。将所得滤液浓缩，并用甲苯和己烷的混合物溶剂重结晶，以55％收率得到2.4g粉状白色固体。
[步骤2：合成Z-DPhAO11]
Z-DPhAO11的合成方案显示于(E-2)中。
向100mL三颈烧瓶放入1.0g(2.7mmol)在合成实施例1的步骤1合成的2-(2′-溴联苯-4-基)-5-苯基-1，3，4-二唑、0.97g(2.7mmol)在合成实施例2的步骤1合成的4′-(二苯基氨基)联苯-2-硼酸、0.010g(0.045mmol)乙酸钯(II)和0.10g(0.33mmol)三(邻甲苯基)膦。向混合物加入15mL 1，2-二甲氧基乙烷(DME)和15mL 2M碳酸钾水溶液。在低压下使混合物脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在90℃搅拌此混合物10小时。在搅拌后，将甲苯加入到混合物，使混合物分离成含水层和有机层，有机层按次序用碳酸钠的饱和水溶液和盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使混合物经过抽滤，得到滤液。使所得滤液抽滤通过Celite(Wako Pure ChemicalIndustries，Ltd.制造，目录编号531-16855)，以得到滤液。由所得滤液浓缩得到的化合物通过硅胶柱层析纯化。柱层析首先用甲苯作为展开剂，然后用甲苯和乙酸乙酯的混合溶剂(甲苯∶乙酸乙酯＝20∶1)作为展开剂。由所得级分浓缩得到的固体溶于氯仿，并通过高效液相层析(HPLC)纯化。层析用氯仿作为展开剂进行。由所得级分浓缩得到的固体用氯仿和甲醇的混合溶剂重结晶，以37％收率得到0.60g粉状白色固体。
通过梯度升华(train sublimation)方法升华纯化0.60g所得白色固体。在230℃以4mL/min氩流速在7.0Pa减压下进行升华纯化18小时。在升华纯化后，以92％收率得到0.55g目标化合物。
所得化合物通过核磁共振(NMR)测量分析，由此证明化合物为4-[4″-(5-苯基-1，3，4，-
Figure BPA00001329801201572
二唑-2-基)-[1，1′:2′，1″]联三苯-2-基]三苯基胺(Z-DPhAO11)。
以下显示1H NMR数据。
1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ＝6.44(d，J＝8.8Hz，2H)，6.72(d，J＝8.8Hz，2H)，6.86(d，J＝8.8Hz，2H)，6.97-7.56(m，21H)，7.79(d，J＝8.3Hz，2H)，8.09-8.13(m，2H)
另外，1H NMR图显示于图51A和51B中。应注意到，图51B显示图51A中6.5ppm至8.5ppm范围的放大图。
对所得Z-DPhAO11进行热重-差热分析(TG-DTA)。用热重/差热分析仪(TG/DTA 320，Seiko Instruments Inc.制造)进行的测量显示5％失重温度为395℃。Z-DPhAO11的玻璃化转变温度，用差示扫描量热法测量(Pyris 1 DSC，Perkin Elmer Co.，Ltd.制造))，为99℃。从这些结果发现，Z-DPhAO11为具有有利的耐热性的材料。
<合成实施例3：Z-CzPBOx>
以下描述9-[4″′-(苯并
Figure BPA00001329801201581
唑-2-基)-[1，1′:2′，1″:2″，1″′]-联四苯-4-基)]-9H-咔唑(Z-CzPBOx)的合成方法，所述化合物由结构式(101)表示，并且为实施方案2中所述苯并
Figure BPA00001329801201582
唑衍生物之一。
Figure BPA00001329801201583
[步骤1：合成2-(2′-溴联苯-4-基)-苯并
Figure BPA00001329801201584
唑]
(i)合成4-碘苯甲酰氯
4-碘苯甲酰氯的合成方案显示于(D-1)中。
Figure BPA00001329801201585
向200mL三颈烧瓶放入25g(0.10mmol)4-碘苯甲酸盐，并加入70mL亚硫酰氯和3滴N，N-二甲基甲酰胺(DMF)。在80℃在氮气流下搅拌混合物3小时。在搅拌后，将反应溶液中的亚硫酰氯在减压下蒸出并去除，以得到浅黄色油状物质。
(ii)合成4-碘-N-(2-羟基苯基)苯甲酰胺
4-碘-N-(2-羟基苯基)苯甲酰胺的合成方案显示于(D-2)中。
Figure BPA00001329801201591
在300mL三颈烧瓶中放入10g(92mmol)2-氨基苯酚和7.0mL三乙胺，并加入100mL四氢呋喃(THF)。在0℃搅拌溶液20分钟。在搅拌后，滴加其中0.10mol 4-碘苯甲酰氯溶于100mL四氢呋喃(THF)的溶液。在氮气流下在0℃搅拌溶液5小时。在搅拌后，将溶液加到约300mL水，并用乙酸乙酯萃取所得混合物的含水层。在萃取后，将经萃取的溶液与有机层合并，并按次序用1M盐酸、碳酸氢钠的饱和水溶液和盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使混合物抽滤通过Celite(Wako Pure ChemicalIndustries，Ltd.制造，目录编号531-16855)，以得到滤液。由所得滤液浓缩得到的固体用乙酸乙酯和己烷的混合溶剂重结晶，以97％收率得到30g粉状白色固体。
(iii)合成2-(4-碘苯基)苯并
Figure BPA00001329801201592
唑2-(4-碘苯基)苯并
Figure BPA00001329801201593
唑的合成方案显示于(D-3)中。
Figure BPA00001329801201594
向300mL三颈烧瓶放入15g(44mmol)4-碘-N-(2-羟基苯基)苯甲酰胺和24g(0.14mol)一水合对甲苯磺酸，并用氮代替烧瓶中的气氛。将300mL甲苯加入到混合物。在氮气流下在110℃搅拌混合物4小时。在搅拌后，将反应混合物加到约300mL水，然后用乙酸乙酯萃取混合物的含水层。在萃取后，将经萃取的溶液与有机层合并，并按次序用碳酸氢钠的饱和水溶液和盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使混合物抽滤通过Celite (Wako PureChemical Industries，Ltd.制造，目录编号531-16855)，以得到滤液。由所得滤液浓缩得到的固体用乙酸乙酯和己烷的混合溶剂重结晶，以75％收率得到11g粉状白色固体。
(iv)合成2-(2′-溴联苯-4-基)-苯并
Figure BPA00001329801201601
唑
2-(2′-溴联苯-4-基)-苯并唑的合成方案显示于(D-4)中。
Figure BPA00001329801201603
向100mL三颈烧瓶放入7.0g(22mmol)2-(4-碘苯基)苯并
Figure BPA00001329801201604
唑、4.4g(22mmol)2-溴苯基硼酸、0.049g(0.22mmol)乙酸钯(II)和0.46g(1.5mmol)三(邻甲苯基)膦。向混合物加入60mL 1，2-二甲氧基乙烷(DME)和30mL 2M碳酸钾水溶液。在低压下使混合物脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在90℃搅拌此混合物10小时。在搅拌后，将甲苯加入到混合物，有机层按次序用碳酸钠的饱和水溶液和盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使混合物经过抽滤，得到滤液。使所得滤液抽滤通过Celite(Wako PureChemical Industries，Ltd.制造，目录编号531-16855)，以得到滤液。浓缩所得滤液，并通过硅胶柱层析进行纯化。柱层析首先用氯仿和己烷的混合溶剂(氯仿∶己烷＝1∶4)作为展开剂，然后用氯仿和己烷的混合溶剂(氯仿∶己烷＝1∶1)作为展开剂。将所得级分浓缩，得到固体。所得固体用氯仿和己烷的混合溶剂重结晶，以29％收率得到2.2g粉状白色固体。
[步骤2：合成Z-CzPBOx]
Z-CzPBOx的合成方案显示于(E-3)中。
Figure BPA00001329801201611
向200mL三颈烧瓶放入2.1g(5.7mmol)在合成实施例3的步骤1合成的2-(2′-溴联苯-4-基)-苯并
Figure BPA00001329801201612
唑、2.0g(5.7mmol)在合成实施例1的步骤2合成的4′-(9H-咔唑-9-基)联苯-2-硼酸、0.020g(0.089mmol)乙酸钯(II)和0.20g(0.65mmol)三(邻甲苯基)膦。向混合物加入30mL 1，2-二甲氧基乙烷(DME)和30mL 2M碳酸钾水溶液。在低压下使混合物脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在90℃搅拌混合物10小时。在搅拌后，将氯仿加入到混合物，有机层按次序用碳酸钠的饱和水溶液和盐水洗涤。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使混合物经过抽滤，得到滤液。使所得滤液抽滤通过Celite(WakoPure Chemical Industries，Ltd.制造，目录编号531-16855)，以得到滤液。浓缩所得滤液，并通过硅胶柱层析进行纯化。硅胶柱层析用甲苯作为展开剂进行。由所得级分浓缩得到的固体溶于氯仿，并通过高效液相层析(HPLC)纯化。层析用氯仿作为展开剂进行。由所得级分浓缩得到的固体用氯仿和甲醇的混合溶剂重结晶，以77％收率得到2.6g粉状白色固体。
通过梯度升华方法升华纯化2.6g所得白色固体。在250℃以4mL/min氩流速在7.0Pa减压下升华纯化15小时，以88％收率得到2.3g目标化合物。
所得化合物通过核磁共振(NMR)测量分析，由此证明化合物为9-[4″′-(苯并
Figure BPA00001329801201621
唑-2-基)-[1，1′:2′，1″:2″，1″′]-联四苯-4-基)]-9H-咔唑(Z-CzPBOx)。
以下显示1H NMR数据。
1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ＝6.78(d，J＝8.3Hz，2H)，6.87(d，J＝8.3Hz，2H)，7.15-7.62(m，19H)，7.72-7.77(m，1H)，7.95(d，J＝8.3Hz，2H)，8.16(d，J＝7.8Hz，2H)
另外，1H NMR图显示于图52A和52B中。应注意到，图52B显示图52A中6.5ppm至8.5ppm范围的放大图。
对所得Z-CzPBO进行热重-差热分析(TG-DTA)。用高真空差型差热天平(Bruker AXS K.K.制造，TG/DTA 2410SA)进行测量。在氮气流下(流速：200mL/min)在常压以10℃/min升温速率进行测量时，从重量和温度之间的关系(热重量分析法)发现，5％失重温度为395.2℃。
另外，Z-CzPBOx的热性质用差示扫描量热计(DSC，PerkinElmer，Inc.制造，Pyris 1)测量。首先，将样品以40℃/min升温速率从-10℃加热到350℃，然后以40℃/min冷却到-10℃。随后，将Z-CzPBOx以10℃/min升温速率加热到290℃，从而得到DSC图。在DSC图中观察到显示Z-CzPBOx玻璃化转变温度的峰，发现玻璃化转变温度(Tg)为110℃。从结果发现，Z-CzPBOx具有高玻璃化转变温度。因此证明在此合成实施例中Z-CzPBOx具有高耐热性。
<合成实施例4：Z-DPhABOx>
以下描述4-[4″-(苯并
Figure BPA00001329801201631
唑-2-基)-[1，1′:2′，1″]联四苯-2-基]三苯基胺(Z-DPhABOx)的合成方法，所述化合物由以下结构式(201)表示，并且为实施方案2中所述苯并
Figure BPA00001329801201632
唑衍生物之一。
Figure BPA00001329801201633
[步骤1：合成Z-DPhABOx]
Z-DPhABOx的合成方案显示于(E-4)中。
Figure BPA00001329801201634
向100mL三颈烧瓶放入1.0g(2.9mmol)在合成实施例3的步骤1合成的2-(2′-溴联苯-4-基)苯并
Figure BPA00001329801201635
唑、1.0g(2.9mmol)在合成实施例2的步骤1合成的4′-(二苯基氨基)联苯-2-硼酸、0.010g(0.045mmol)乙酸钯(II)和0.10g(0.33mmol)三(邻甲苯基)膦。向混合物加入15mL 1，2-二甲氧基乙烷(DME)和15mL 2M碳酸钾水溶液。在低压下使混合物脱气后，用氮代替烧瓶中的气氛。在90℃搅拌混合物10小时。在搅拌后，将甲苯加入到混合物，并用盐水洗涤有机层。在洗涤后，将硫酸镁加入到有机层，以使有机层干燥。在干燥后，使混合物经过抽滤，得到滤液。使所得滤液抽滤通过Celite(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.制造，目录编号531-16855)，以得到滤液。浓缩所得滤液，并通过硅胶柱层析进行纯化。柱层析首先用甲苯和己烷的混合溶剂(甲苯∶己烷＝1∶1)作为展开剂，然后用甲苯作为展开剂。由所得级分浓缩得到的固体用氯仿和甲醇的混合溶剂重结晶，以61％收率得到1.0g粉状白色固体。
通过梯度升华方法升华纯化1.0g所得白色固体。在230℃以4mL/min氩流速在7.0Pa减压下升华纯化20小时，以84％收率得到0.84g目标化合物。
所得化合物通过核磁共振(NMR)测量分析，由此证明化合物为4-[4″-(苯并唑-2-基)-[1，1′:2′，1″]联四苯-2-基]三苯基胺(Z-DPhABOx)。
以下显示1H NMR数据。
1HNMR(CDCl3，300MHz)：δ＝6.45(d，J＝8.3Hz，2H)，6.71(d，J＝8.3Hz，2H)，6.85(d，J＝8.3Hz，2H)，6.98-7.17(m，7H)，7.23-7.57(m，14H)，7.71-7.75(m，1H)，7.92(d，J＝7.8Hz，2H)
另外，1H NMR图显示于图53A和53B中。应注意到，图53B显示图53A中6.5ppm至8.5ppm范围的放大图。
另外，Z-DPhABOx的热性质用差示扫描量热计(DSC，PerkinElmer，Inc.制造，Pyris 1)测量。首先，将样品以40℃/min升温速率从-10℃加热到350℃，然后以40℃/min冷却到-10℃。随后，将Z-DPhABOx以10℃/min升温速率加热到290℃，从而得到DSC图。在DSC图中观察到显示Z-DPhABOx玻璃化转变温度的峰，发现玻璃化转变温度(Tg)为98.4℃。从结果发现，Z-DPhABOx具有高玻璃化转变温度。因此证明在此合成实施例中Z-DPhABOx具有高耐热性。
本申请基于2008年9月5日提交于日本专利局(Japan Patent Office)的日本专利申请2008-229129，其全部内容通过引用结合到本文中。

Claims (25)

1.一种由通式(G1)表示的有机半导体材料：
Figure FPA00001329801100011
其中：
EA表示电子接受单元；并且
HA表示空穴接受单元。
2.权利要求1的有机半导体材料，
其中EA表示含氮6元芳族环、1，2-唑基、1，3-唑基和多唑基中的任一种。
3.权利要求1的有机半导体材料，
其中HA表示富π电子的杂芳族取代基或二芳基氨基。
4.一种由通式(BOX1)表示的有机半导体材料：
Figure FPA00001329801100012
其中：
Ar1和Ar2分别独立表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基；并且
R1至R4分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素。
5.权利要求4的有机半导体材料，
其中Ar1和α碳相互直接结合或通过硫、氧或氮结合。
6.权利要求4的有机半导体材料，
其中Ar1和Ar2相互直接结合或通过硫、氧或氮结合。
7.权利要求4的有机半导体材料，
其中所述有机半导体材料由通式(BOX2)表示，
Figure FPA00001329801100021
并且，其中R11至R20分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。
8.权利要求7的有机半导体材料，
其中结合到R11的苯环的碳和α碳相互直接结合。
9.权利要求7的有机半导体材料，
其中结合到R15的苯环的碳和结合到R20的苯环的碳相互直接结合。
10.权利要求7的有机半导体材料，
其中R1至R4分别为氢。
11.权利要求7的有机半导体材料，
其中R12至R20分别为氢。
12.一种由通式(OXD1)表示的有机半导体材料：
Figure FPA00001329801100031
其中Ar11、Ar12和Ar13分别表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。
13.权利要求12的有机半导体材料，
其中Ar11和α碳相互直接结合或通过任何的氧、硫或氮结合。
14.权利要求12的有机半导体材料，
其中Ar11和Ar12相互直接结合或通过任何的氧、硫或氮结合。
15.权利要求12的有机半导体材料，
其中所述有机半导体材料由通式(OXD2)表示，
Figure FPA00001329801100032
并且，其中R31至R40表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基或具有6至13个碳原子的未取代芳基。
16.权利要求15的有机半导体材料，
其中结合到R31的苯环的碳和α碳直接结合形成咔唑环。
17.权利要求15的有机半导体材料，
其中结合到R35的苯环的碳和结合到R40的苯环的碳直接结合形成咔唑环。
18.权利要求15的有机半导体材料，
其中Ar13表示经取代或未取代的苯基或经取代或未取代的萘基。
19.权利要求15的有机半导体材料，
其中Ar13表示经取代的苯基、未取代的1-萘基或未取代的2-萘基。
20.权利要求15的有机半导体材料，
其中R31至R40分别为氢。
21.一种发光元件，所述发光元件包括：
一对电极；和
由通式(G1)表示的有机半导体材料，
其中：
EA表示电子接受单元；并且
HA表示空穴接受单元。
22.一种发光元件，所述发光元件包括：一对电极；和
由通式(BOX1)表示的有机半导体材料，
Figure FPA00001329801100051
其中：
Ar1和Ar2分别独立表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基；并且
R1至R4分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素。
23.一种发光元件，所述发光元件包括：
一对电极；和
由通式(OXD1)表示的有机半导体材料，
Figure FPA00001329801100052
其中Ar11、Ar12和Ar13分别表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。
24.一种具有显示部分的电子装置，所述显示部分包括发光元件，
其中所述发光元件包括：
一对电极；和
由通式(BOX1)表示的有机半导体材料，
Figure FPA00001329801100061
并且，其中：
Ar1和Ar2分别独立表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基；并且
R1至R4分别独立表示任何的氢、具有1至4个碳原子的烷基、具有6至10个碳原子的未取代芳基或卤素。
25.一种具有显示部分的电子装置，所述显示部分包括发光元件，
其中所述发光元件包括：
一对电极；和
由通式(OXD1)表示的有机半导体材料，
Figure FPA00001329801100062
并且，其中Ar11、Ar12和Ar13分别表示具有6至13个碳原子的经取代或未取代芳基。
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